CN114815177B - 一种车载前视广角光学镜头及其成像方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种车载前视广角光学镜头，包括沿光线入射光路自左向右依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜以及第六透镜；第一透镜为弯月负透镜，第二透镜为负透镜，第三透镜为正透镜，第四透镜为双凸正透镜，第五透镜为负透镜，第六透镜为双凸正透镜。其中第一透镜和第三透镜为球面透镜，第二透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜为非球面透镜，通过合理地搭配球面和非球面镜片，具有高的成像清晰度、大的视场角、大的通光口径、较低的公差敏感度和较好的高低温稳定性等优点同时，有效地缩短镜头总长，满足市场对于电子产品小型化的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种车载前视广角光学镜头及其成像方法。
背景技术
随着汽车产业的不断发展，前视光学镜头被广泛应用在包括自动驾驶技术、防撞预警、车道偏离警示以及行车记录等智能车载信息系统中，用于采集和识别前方道路行人、车辆及障碍物等路况信息，提高驾驶的舒适度和安全性。目前，随着光学镜头的发展，前视光学镜头在满足高分辨率、大的视场角度、良好的环境适应性等优点的同时，也存在着镜片数量多，光学总长过长等缺点，不利于电子系统的小型化。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种车载前视广角光学镜头及其成像方法。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种车载前视广角光学镜头，包括沿光线入射光路自左向右依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜以及第六透镜；第一透镜为弯月负透镜，第二透镜为负透镜，第三透镜为正透镜，第四透镜为双凸正透镜，第五透镜为负透镜，第六透镜为双凸正透镜。
优选的，所述第三透镜为弯月正透镜或双凸正透镜。
优选的，镜头的光学系统的焦距为f，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4，f5、f6，其中f1、f2、f3、f4、f5、f6与f满足以下比例：-2.5<f1/f<-0.5，-4.0<f2/f<-2.0，3.5<f3/f<5.5，0.5<f4/f<2.5，-2.5<f5/f<-0.5，0.5<f6/f<2.5。
优选的，第一透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50.0；第二透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50.0；第三透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50.0；第四透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50.0；第五透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50.0；第六透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50.0；其中Nd为折射率，Vd为阿贝常数。
优选的，第二透镜、第四透镜、第五透镜以及第六透镜为非球面透镜，非球面曲线方程表达式为：
其中，Z为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的离矢高；c为非球面的近轴曲率；k为圆锥常数；α1、α2、α3、α4、α5、α6、α7、α8均为高次项系数。
优选的，镜头的光学系统的光学总长度TTL与光学系统的焦距f之间满足：TTL/f≤6.0。
优选的，镜头的光学系统的F数≤2.0。
优选的，镜头的光学系统的像高H与光学系统的焦距f之间满足：H/f≥2.0。
一种车载前视广角光学镜头的成像方法，按以下步骤进行：光线自左向右依次经第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜后成像。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明提供的广角镜头采用六片光学镜片，通过合理的搭配球面镜片和非球面镜片，使得系统结构合理，易于装配，公差敏感度低，更适合大规模高良率生产；通光能力强，能够更好地适应多种环境亮度条件；能够在高温和低温时对焦面位移做出较好的补偿，具备复杂环境适应性；具有更长的后焦长度，便于镜筒和底座等机械结构的设计；校正了各轴向色差、垂轴色差以及高阶色差，保证系统成像质量的同时，有效地缩短了镜头总长。在满足高分辨率、大视场角的同时，减少镜片数量、缩短镜头光学总长，满足体积小、总长短的需求。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
图1是本发明实施例一的光学结构示意图；
图2是本发明实施例一的全工作波段轴向色差图；
图3是本发明实施例一的全工作波段垂轴色差图；
图4是本发明实施例一的全工作波段场曲畸变图；
图5是本发明实施例二的光学结构示意图；
图6是本发明实施例二的全工作波段轴向色差图；
图7是本发明实施例二的全工作波段垂轴色差图；
图8是本发明实施例二的全工作波段场曲畸变图；
图9是本发明实施例三的光学结构示意图；
图10是本发明实施例三的全工作波段轴向色差图；
图11是本发明实施例三的全工作波段垂轴色差图；
图12是本发明实施例三的全工作波段场曲畸变图；
图中：L1-第一透镜；L2-第二透镜；L3-第三透镜；STO-光阑；L4-第四透镜；L5-第五透镜；L6-第六透镜；L7-等效玻璃平板；IMA-成像面。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如图1～12所示，本实施例提供了一种车载前视广角光学镜头，包括沿光线入射光路自左向右依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜以及第六透镜；在不考虑非球面系数造成的反曲的情况下，第一透镜为弯月负透镜，第二透镜为负透镜，第三透镜为正透镜，第四透镜为双凸正透镜，第五透镜为负透镜，第六透镜为双凸正透镜。透镜由玻璃和塑胶材料制成，其中第一透镜、第三透镜为玻璃材料制成，第二透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜为塑胶材料制成。
在本发明实施例中，所述第三透镜为弯月正透镜或双凸正透镜。其中第一透镜和第三透镜为球面透镜，第二透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜为非球面透镜，通过合理地搭配球面和非球面镜片，具有高的成像清晰度、大的视场角、大的通光口径、较低的公差敏感度和较好的高低温稳定性等优点同时，有效地缩短镜头总长，满足市场对于电子产品小型化的要求。
在本发明实施例中，镜头的光学系统的焦距为f，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4，f5、f6，其中f1、f2、f3、f4、f5、f6与f满足以下比例：-2.5<f1/f<-0.5，-4.0<f2/f<-2.0，3.5<f3/f<5.5，0.5<f4/f<2.5，-2.5<f5/f<-0.5，0.5<f6/f<2.5。
在本发明实施例中，第一透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50.0；第二透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50.0；第三透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50.0；第四透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50.0；第五透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50.0；第六透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50.0；其中Nd为折射率，Vd为阿贝常数。
在本发明实施例中，第二透镜、第四透镜、第五透镜以及第六透镜为非球面透镜，非球面曲线方程表达式为：
其中，Z为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的离矢高；c为非球面的近轴曲率；k为圆锥常数；α1、α2、α3、α4、α5、α6、α7、α8均为高次项系数。
在本发明实施例中，镜头的光学系统的光学总长度TTL与光学系统的焦距f之间满足：TTL/f≤6.0。
在本发明实施例中，镜头的光学系统的F数≤2.0。
在本发明实施例中，镜头的光学系统的像高H与光学系统的焦距f之间满足：H/f≥2.0。
一种车载前视广角光学镜头的成像方法，按以下步骤进行：光线自左向右依次经第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜后成像。
具体实施过程：
实施例一：
本实施例光学系统实现的技术指标如下：
(1)焦距：2.0≤EFFL≤2.5mm；(2)光圈F≤2.0；(3)视场角：2w≥150°；(4)工作波段：可见光波段。
为实现上述设计参数，本实施例光学系统所采用的具体设计见下表：
本实施例的光学系统的各非球面透镜的非球面系数如下表：
本实施例光学系统实现了广角、大孔径、小尺寸、低温飘设计，同时对轴上、轴外像差进行了良好的校正。
实施例二：
本实施例光学系统实现的技术指标如下：
(1)焦距：2.00≤EFFL≤2.50mm；(2)光圈F≤2.0；(3)视场角：2w≥150°；(4)工作波段：可见光波段。
为实现上述设计参数，本实施例光学系统所采用的具体设计见下表：
本实施例的光学系统的各非球面透镜的非球面系数如下表：
本实施例光学系统实现了广角、大孔径、小尺寸、低温飘设计，同时对轴上、轴外像差进行了良好的校正。
实施例三：
本实施例光学系统实现的技术指标如下：
(1)焦距：2.00≤EFFL≤2.50mm；(2)光圈F≤2.0；(3)视场角：2w≥150°；(4)工作波段：可见光波段。
为实现上述设计参数，本实施例光学系统所采用的具体设计见下表：
本实施例的光学系统的各非球面透镜的非球面系数如下表：
本实施例光学系统实现了广角、大孔径、小尺寸、低温飘设计，同时对轴上、轴外像差进行了良好的校正。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (1)
1.一种车载前视广角光学镜头，其特征在于：镜头由沿光线入射光路自左向右依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜以及第六透镜组成；第一透镜为弯月负透镜，第二透镜为负透镜，第三透镜为正透镜，第四透镜为双凸正透镜，第五透镜为负透镜，第六透镜为双凸正透镜；所述第三透镜为弯月正透镜或双凸正透镜；镜头的光学系统的焦距为f，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4，f5、f6，其中f1、f2、f3、f4、f5、f6与f满足以下比例：-2.5<f1/f<-0.5，-4.0<f2/f<-2.0，3.5<f3/f<5.5，0.5<f4/f<2.5，-2.5<f5/f<-0.5，0.5<f6/f<2.5；第一透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50.0；第二透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50.0；第三透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50.0；第四透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50.0；第五透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50.0；第六透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50.0；其中Nd为折射率，Vd为阿贝常数；第二透镜、第四透镜、第五透镜以及第六透镜为非球面透镜，非球面曲线方程表达式为：
其中，Z为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的离矢高；c为非球面的近轴曲率；k为圆锥常数；α1、α2、α3、α4、α5、α6、α7、α8均为高次项系数；
镜头的光学系统的光学总长度TTL与光学系统的焦距f之间满足：TTL/f≤6.0；镜头的光学系统的F数≤2.0；镜头的光学系统的像高H与光学系统的焦距f之间满足：H/f≥2.0；该车载前视广角光学镜头的成像方法按以下步骤进行：光线自左向右依次经第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜后成像。
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