CN115390220A - 一种车载镜头和车载系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光学领域，具体为一种车载镜头和车载系统。所述车载镜头从物面侧到像面侧依次包括：包括负光焦度的第一透镜，正光焦度的第二透镜和正光焦度的第三透镜；所述车载镜头满足以下条件式：1.5＜TTL/F＜4.5；FOV＞90°；其中，TTL为所述车载镜头的光学总长，F为所述车载镜头的焦距，FOV为所述车载镜头的视场角。实现了短焦距大广角的车载镜头，还能够极大地减小了车载镜头的体积，同时能够增大车载镜头的解像力，增加了车载镜头的适用范围；实现了对传感器尺寸的限定，便于选取更大尺寸的传感器，继而减少暗角产生的可能。
Description
技术领域
本发明涉及光学领域，具体为一种车载镜头和车载系统。
背景技术
车载导航系统主要由主机、显示屏、操作键盘(遥控器)和天线组成。它实现了野外踏勘、出游旅行的数字化智能导航。它具有准确的地图、地理信息，清晰的行进路线。
光学镜头是车载系统中最重要的传感器之一，光学镜头的性能会直接影响系统对障碍物及环境信息的识别和判断，因此随着自动驾驶等级的提高，对车载系统要求也越来越高，其光学镜头的各项性能都需要全面的升级换代。
目前，市场上现有的车载系统往往品质参差不齐，光学系统性能不佳，解像力仅有30万像素，且主要受限于车载镜头的视场角，如何保持把控车载镜头的视场角以及车载镜头的解像力的车载镜头行业的重要问题。
发明内容
本发明将解决现有的技术问题，提供一种车载镜头和车载系统，实现了短焦距大广角的车载镜头，还能够极大地减小了车载镜头的体积，同时能够增大车载镜头的解像力，增加了车载镜头的适用范围；实现了对传感器尺寸的限定，便于选取更大尺寸的传感器，继而减少暗角产生的可能。
本发明提供的技术方案如下：
一种车载镜头，所述车载镜头从物面侧到像面侧依次包括：
包括负光焦度的第一透镜，正光焦度的第二透镜和正光焦度的第三透镜；
所述车载镜头满足以下条件式：
1.5＜TTL/F＜4.5；
FOV＞90°；
其中，TTL为所述车载镜头的光学总长，F为所述车载镜头的焦距，FOV为所述车载镜头的视场角。
本技术方案中，通过车载镜头的焦距及视场角的限定，实现了短焦距大广角的车载镜头，还能够极大地减小了车载镜头的体积，同时能够增大车载镜头的解像力，增加了车载镜头的适用范围；实现了对传感器尺寸的限定，便于选取更大尺寸的传感器，继而减少暗角产生的可能。
优选地，所述第一透镜为凹凸形透镜；
所述第二透镜为凹凸形透镜；
所述第三透镜为凸凹形透镜。
本技术方案中，通过弯月形透镜的设置，大幅的减小了车载镜头的体积，也减少了透镜的数量，实现了车载镜头的大广角。
优选地，所述第一透镜的凸面朝向像面；
所述第二透镜的凸面朝向像面；
所述第三透镜的凸面朝向物面。
本技术方案中，通过第一透镜及第二透镜向像面侧弯曲，实现了车载镜头的大视场角的效果，第三透镜向物面侧弯曲，实现了对车载镜头的成像校正的效果。
优选地，所述第一透镜至第三透镜的外径逐渐增大。
本技术方案中，通过外径逐渐增大的的透镜的设置，便于增大第一透镜的曲率半径，继而进一步增大车载镜头的视场角。
优选地，所述车载镜头还包括光阑，所述光阑设置于所述第一透镜的物面侧。
本技术方案中，通过光阑的设置，能够控制光线进入车载镜头的角度，继而第一透镜能够接收较大范围角度的光线，同时还能够减小第一透镜所产生的杂光鬼影，增加了车载镜头的成像质量。
优选地，所述车载镜头满足以下条件式：
0.1＜|F/f1|＜0.4；
0.2＜|F/f2|＜0.6；
0.2＜|F/f3|＜0.6；
其中，f1至f3分别为第一透镜至第三透镜的焦距。
本技术方案中，通过第一透镜至第三透镜的焦距的限定，车载镜头能够稳定的成像，且车载镜头的像差及慧差较低，增加了车载镜头的成像质量。
优选地，所述车载镜头满足以下条件式：
Nd1＞1.7；
Nd2＞1.8；
Nd3＞1.8；
其中，Nd1至Nd3分别为第一透镜至第三透镜的折射率。
本技术方案中，通过第一透镜至第三透镜的折射率的限定，进一步实现了车载镜头的大广角，实现了车载镜头的小型化。
优选地，所述车载镜头满足以下条件式：
2＜|(R12+R11)/(R12-R11)|＜8；
|(R12+R21)/(R12-R21)|＜3；
其中，R11为所述第一透镜靠近物面侧曲面的曲率半径，R12为所述第一透镜靠近像面侧曲面的曲率半径，R21为所述第二透镜靠近物面侧曲面的曲率半径。
本技术方案中，通过第一透镜两侧曲率半径的限定，实现了车载镜头大广角的实现；通过第一透镜与第二透镜曲率半径的限定，减小了第一透镜与第二透镜之间光线传递时，产生像差及慧差的可能，增加了车载镜头的成像质量。
优选地，所述车载镜头满足以下条件式：
|(R32+R31)/(R32-R31)|＜4；
其中，R31为所述第三透镜靠近物面侧曲面的曲率半径，R32为所述第三透镜靠近像面侧曲面的曲率半径。
本技术方案中，通过第三透镜曲率半径的限定，减小了由于第一透镜及第二透镜带来的像差，增加了车载镜头的成像质量。
本发明的目的之一还在于提供一种车载系统，包括：车载镜头；
及成像元件，被配置为接收由所述车载镜头形成的图像。
与现有技术相比，本发明提供的一种车载镜头和车载系统具有以下有益效果：
1、通过车载镜头的焦距及视场角的限定，实现了短焦距大广角的车载镜头，还能够极大地减小了车载镜头的体积，同时能够增大车载镜头的解像力，增加了车载镜头的适用范围；实现了对传感器尺寸的限定，便于选取更大尺寸的传感器，继而减少暗角产生的可能。
2、通过第一透镜及第二透镜向像面侧弯曲，实现了车载镜头的大视场角的效果，第三透镜向物面侧弯曲，实现了对车载镜头的成像校正的效果。
3、通过光阑的设置，能够控制光线进入车载镜头的角度，继而第一透镜能够接收较大范围角度的光线，同时还能够减小第一透镜所产生的杂光鬼影，增加了车载镜头的成像质量。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种车载镜头和车载系统的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是本发明一种车载镜头的结构示意图；
图2是本发明一种车载镜头的像差图；
图3是本发明一种车载镜头的慧差图；
图4是本发明另一种车载镜头的结构示意图；
图5是本发明另一种车载镜头的像差图；
图6是本发明另一种车载镜头的慧差图。
附图标号说明：L1、第一透镜；L2、第二透镜；L3、第三透镜；STO、光阑。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
实施例1
如图1和图4所示，一种车载镜头，所述车载镜头从物面侧到像面侧依次包括：
包括负光焦度的第一透镜L1，正光焦度的第二透镜L2和正光焦度的第三透镜L3；
所述车载镜头满足以下条件式：
1.5＜TTL/F＜4.5；
FOV＞90°；
其中，TTL为所述车载镜头的光学总长，F为所述车载镜头的焦距，FOV为所述车载镜头的视场角。
本实施例中，通过车载镜头的焦距及视场角的限定，实现了短焦距大广角的车载镜头，还能够极大地减小了车载镜头的体积，同时能够增大车载镜头的解像力，增加了车载镜头的适用范围；实现了对传感器尺寸的限定，便于选取更大尺寸的传感器，继而减少暗角产生的可能。
所述第一透镜L1为凹凸形透镜；
所述第二透镜L2为凹凸形透镜；
所述第三透镜L3为凸凹形透镜。
本实施例中，通过弯月形透镜的设置，大幅的减小了车载镜头的体积，也减少了透镜的数量，实现了车载镜头的大广角。
所述第一透镜L1的凸面朝向像面；
所述第二透镜L2的凸面朝向像面；
所述第三透镜L3的凸面朝向物面。
本实施例中，通过第一透镜L1及第二透镜L2向像面侧弯曲，实现了车载镜头的大视场角的效果，第三透镜L3向物面侧弯曲，实现了对车载镜头的成像校正的效果。
所述第一透镜L1至第三透镜L3的外径逐渐增大。
通过外径逐渐增大的的透镜的设置，便于增大第一透镜L1的曲率半径，继而进一步增大车载镜头的视场角。
所述车载镜头还包括光阑STO，所述光阑STO设置于所述第一透镜L1的物面侧。
本实施例中，通过光阑STO的设置，能够控制光线进入车载镜头的角度，继而第一透镜L1能够接收较大范围角度的光线，同时还能够减小第一透镜L1所产生的杂光鬼影，增加了车载镜头的成像质量。
所述车载镜头满足以下条件式：
0.1＜|F/f1|＜0.4；
0.2＜|F/f2|＜0.6；
0.2＜|F/f3|＜0.6；
其中，f1至f3分别为第一透镜L1至第三透镜L3的焦距。
通过第一透镜L1至第三透镜L3的焦距的限定，车载镜头能够稳定的成像，且车载镜头的像差及慧差较低，增加了车载镜头的成像质量。
所述车载镜头满足以下条件式：
Nd1＞1.7；
Nd2＞1.8；
Nd3＞1.8；
其中，Nd1至Nd3分别为第一透镜L1至第三透镜L3的折射率。
通过第一透镜L1至第三透镜L3的折射率的限定，进一步实现了车载镜头的大广角，实现了车载镜头的小型化。
所述车载镜头满足以下条件式：
2＜|(R12+R11)/(R12-R11)|＜8；
|(R12+R21)/(R12-R21)|＜3；
其中，R11为所述第一透镜L1靠近物面侧曲面的曲率半径，R12为所述第一透镜L1靠近像面侧曲面的曲率半径，R21为所述第二透镜L2靠近物面侧曲面的曲率半径。
通过第一透镜L1两侧曲率半径的限定，实现了车载镜头大广角的实现；通过第一透镜L1与第二透镜L2曲率半径的限定，减小了第一透镜L1与第二透镜L2之间光线传递时，产生像差及慧差的可能，增加了车载镜头的成像质量。
所述车载镜头满足以下条件式：
|(R32+R31)/(R32-R31)|＜4；
其中，R31为所述第三透镜L3靠近物面侧曲面的曲率半径，R32为所述第三透镜L3靠近像面侧曲面的曲率半径。
通过第三透镜L3曲率半径的限定，减小了由于第一透镜L1及第二透镜L2带来的像差，增加了车载镜头的成像质量。
实施例2
如图1至图3所示，一种车载镜头，所述车载镜头从物面侧到像面侧依次包括：
包括光阑STO、负光焦度的第一透镜L1，正光焦度的第二透镜L2和正光焦度的第三透镜L3；
所述第一透镜L1至第三透镜L3均为弯月形透镜。
所述第一透镜L1的两侧曲面均向像面侧弯曲；
所述第二透镜L2的两侧曲面均向像面侧弯曲。
所述第三透镜L3的两侧曲面均向物面侧弯曲。
将本实施例的车载镜头的基本透镜数据示于表1中。
在面编号栏中示出了将物侧的面设为第1面而随着朝向像侧逐一增加了编号时的面编号；在表面类型栏示出了某一透镜的表面类型；在曲率半径栏示出了某一透镜在的曲率半径，曲率半径为正时表明表面向物侧方向弯曲，曲率半径为负时表明表面向像侧方向弯曲；在中心厚度栏中示出了各面与在其像侧相邻的面的光轴上的面间隔；在折射率栏示出了某一透镜的折射率；在阿贝数栏示出了某一透镜的阿贝数。
【表2】
本实施例中，F＝4.21mm，FOV＝96.86°，TTL＝11.29mm，fno＝2，TTL/F＝2.68；
其中，F为所述车载镜头的焦距，FOV为所述车载镜头的视场角，TTL为所述车载镜头的光学总长，fno为所述车载镜头的光圈数。
f1＝-23.65mm，|F/f1|＝0.178；
f2＝9.45mm，|F/f2|＝0.446；
f3＝9.95mm，|F/f3|＝0.423；
其中，f1至f3分别为第一透镜L1至第三透镜L3的焦距。
R11＝-1.88mm，R12＝-2.52mm，R21＝-17.61mm；
|(R12+R11)/(R12-R11)|＝6.88；
|(R12+R21)/(R12-R21)|＝1.33；
其中，R11为所述第一透镜L1靠近物面侧曲面的曲率半径，R12为所述第一透镜L1靠近像面侧曲面的曲率半径，R21为所述第二透镜L2靠近物面侧曲面的曲率半径。
R31＝6.78mm，R32＝16.36mm；
|(R32+R31)/(R32-R31)|＝2.42；
其中，R31为所述第三透镜L3靠近物面侧曲面的曲率半径，R32为所述第三透镜L3靠近像面侧曲面的曲率半径。
实施例3
如图4至图6所示，一种车载镜头，所述车载镜头从物面侧到像面侧依次包括：
包括光阑STO、负光焦度的第一透镜L1，正光焦度的第二透镜L2和正光焦度的第三透镜L3；
所述第一透镜L1至第三透镜L3均为弯月形透镜。
所述第一透镜L1的两侧曲面均向像面侧弯曲；
所述第二透镜L2的两侧曲面均向像面侧弯曲。
所述第三透镜L3的两侧曲面均向物面侧弯曲。
将本实施例的车载镜头的基本透镜数据示于表2中。
在面编号栏中示出了将物侧的面设为第1面而随着朝向像侧逐一增加了编号时的面编号；在表面类型栏示出了某一透镜的表面类型；在曲率半径栏示出了某一透镜在的曲率半径，曲率半径为正时表明表面向物侧方向弯曲，曲率半径为负时表明表面向像侧方向弯曲；在中心厚度栏中示出了各面与在其像侧相邻的面的光轴上的面间隔；在折射率栏示出了某一透镜的折射率；在阿贝数栏示出了某一透镜的阿贝数。
【表2】
| 面编号 | 表面类型 | 曲率半径/mm | 中心厚度/mm | 折射率 | 阿贝数 |
| OBJ | |||||
| STO | 球面 | INF | 0.94 | ||
| S2 | 球面 | -1.97 | 0.85 | 1.97 | 31.45 |
| S3 | 球面 | -2.69 | 0.10 | ||
| S4 | 球面 | -21.46 | 1.96 | 2.05 | 26.94 |
| S5 | 球面 | -6.22 | 0.10 | ||
| S6 | 球面 | 6.54 | 2.78 | 2.00 | 18.61 |
| S7 | 球面 | 20.50 | 3.44 | ||
| IMG |
本实施例中，F＝3.91mm，FOV＝110°，TTL＝10.17mm，fno＝2，TTL/F＝2.6；
其中，F为所述车载镜头的焦距，FOV为所述车载镜头的视场角，TTL为所述车载镜头的光学总长，fno为所述车载镜头的光圈数。
f1＝-18.71mm，|F/f1|＝0.209；
f2＝8.08mm，|F/f2|＝0.483；
f3＝9.12mm，|F/f3|＝0.428；
其中，f1至f3分别为第一透镜L1至第三透镜L3的焦距。
R11＝-1.97mm，R12＝-2.69mm，R21＝-21.46mm；
|(R12+R11)/(R12-R11)|＝6.47；
|(R12+R21)/(R12-R21)|＝1.29；
其中，R11为所述第一透镜L1靠近物面侧曲面的曲率半径，R12为所述第一透镜L1靠近像面侧曲面的曲率半径，R21为所述第二透镜L2靠近物面侧曲面的曲率半径。
R31＝6.54mm，R32＝20.50mm；
|(R32+R31)/(R32-R31)|＝1.94；
其中，R31为所述第三透镜L3靠近物面侧曲面的曲率半径，R32为所述第三透镜L3靠近像面侧曲面的曲率半径。
实施例4
如图1至图6所示，一种车载系统，包括：如上述任意一种实施例所描述的车载镜头，及成像元件，被配置为接收由车载镜头形成的图像。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种车载镜头，其特征在于，所述车载镜头从物面侧到像面侧依次包括：
负光焦度的第一透镜，正光焦度的第二透镜和正光焦度的第三透镜；
所述车载镜头满足以下条件式：
1.5＜TTL/F＜4.5；
FOV＞90°；
其中，TTL为所述车载镜头的光学总长，F为所述车载镜头的焦距，FOV为所述车载镜头的视场角。
2.根据权利要求1所述的一种车载镜头，其特征在于：
所述第一透镜为凹凸形透镜；
所述第二透镜为凹凸形透镜；
所述第三透镜为凸凹形透镜。
3.根据权利要求2所述的一种车载镜头，其特征在于：
所述第一透镜的凸面朝向像面；
所述第二透镜的凸面朝向像面；
所述第三透镜的凸面朝向物面。
4.根据权利要求1或3所述的一种车载镜头，其特征在于：
所述第一透镜至第三透镜的外径逐渐增大。
5.根据权利要求1所述的一种车载镜头，其特征在于：
所述车载镜头还包括光阑，所述光阑设置于所述第一透镜的物面侧。
6.根据权利要求1所述的一种车载镜头，其特征在于：
所述车载镜头满足以下条件式：
0.1＜|F/f1|＜0.4；
0.2＜|F/f2|＜0.6；
0.2＜|F/f3|＜0.6；
其中，f1至f3分别为第一透镜至第三透镜的焦距。
7.根据权利要求1所述的一种车载镜头，其特征在于：
所述车载镜头满足以下条件式：
Nd1＞1.7；
Nd2＞1.8；
Nd3＞1.8；
其中，Nd1至Nd3分别为第一透镜至第三透镜的折射率。
8.根据权利要求1所述的一种车载镜头，其特征在于：
所述车载镜头满足以下条件式：
2＜|(R12+R11)/(R12-R11)|＜8；
|(R12+R21)/(R12-R21)|＜3；
其中，R11为所述第一透镜靠近物面侧曲面的曲率半径，R12为所述第一透镜靠近像面侧曲面的曲率半径，R21为所述第二透镜靠近物面侧曲面的曲率半径。
9.根据权利要求1所述的一种车载镜头，其特征在于：
所述车载镜头满足以下条件式：
|(R32+R31)/(R32-R31)|＜4；
其中，R31为所述第三透镜靠近物面侧曲面的曲率半径，R32为所述第三透镜靠近像面侧曲面的曲率半径。
10.一种车载系统，其特征在于，包括：
如权利要求1至9中任何一项所述的车载镜头；
及成像元件，被配置为接收由所述车载镜头形成的图像。
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