CN115793207A - 一种光学成像系统及辅助驾驶模组 - Google Patents

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CN115793207A CN202211688239.3A CN202211688239A CN115793207A CN 115793207 A CN115793207 A CN 115793207A CN 202211688239 A CN202211688239 A CN 202211688239A CN 115793207 A CN115793207 A CN 115793207A
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吴锦昇
曹来书
上官秋和
刘青天
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Abstract

本发明涉及光学成像技术领域。本发明公开了一种光学成像系统及辅助驾驶模组，其中，光学成像系统从物侧至像侧沿一光轴依次设有十片透镜；第一透镜为具正屈光率的凸凹透镜；第二透镜为具负屈光率的凸凹透镜；第三和第七透镜为具负屈光率的凹凹透镜；第四、第五和第六透镜均为具正屈光的凸凸透镜；第八透镜为具正屈光率的凸凸或凸平透镜；第九透镜为具正屈光率的凹凸透镜；第十透镜为具负屈光率的凹凹或凹平透镜；第五透镜的物侧面和像侧面均为非球面，第一透镜至第十透镜均为玻璃透镜；第六透镜与第七透镜相互胶合，第九透镜与第十透镜相互胶合。

Description

一种光学成像系统及辅助驾驶模组
技术领域
本发明属于光学成像技术领域，具体地涉及一种光学成像系统及辅助驾驶模组。
背景技术
随着科技的不断进步和和生活水平的不断提高，近年来，光学成像镜头也得到了迅速发展，光学成像镜头被广泛地应用在智能手机、平板电脑、安防监控、无人机航拍、机器视觉系统、视讯会议、智能安全辅助驾驶等各个领域。
目前市面上的智能安全辅助驾驶的光学成像系统还存在许多不足之处，如：1.一般智能安全辅助驾驶的光学成像系统常规使用的是可见光成像，夜间无法使用；2.一般智能安全辅助驾驶的光学成像系统的相对光学畸变相对较大，影响图形尺寸形状大小，直接拾取实况图像物体变形严重，无法真实还原物体几何尺寸信息，后端无法直接识别物体的几何尺寸，若通过后端畸变校正算法可以一定程度上还原真实物体形状，但存在着畸变数字图像处理数据量大，算法处理时间长，存在延迟效应，汽车无法实时处理路况并作出对策；畸变数字图像处理存在容错率的风险，从而导致图像物体几何尺寸判读误差，影响了实时图像的误判等问题；3.一般智能安全辅助驾驶的光学成像系统的成像靶面尺寸相对较小，获取的图像锐度不够好、阴暗天气或夜间情况下图像噪点大、动态响应范围小、图像的宽容度小后期处理空间小；4.一般智能安全辅助驾驶的光学成像系统的画质像素通常为200万像素或400万像素，成像质量较差，解析力较低，无法满足当下对4K超高像素的需求；5.一般智能安全辅助驾驶的光学成像系统的F-Theta畸变为负畸变，容易造成边缘视场的物方视野解析力低，识别精度差的现象等。因此，有必要对其进行改进，以满足安全辅助驾驶领域日益提高的性能要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光学成像系统用以解决上述存在的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种光学成像系统，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第十透镜；第一透镜至第十透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；其特征在于：
第一透镜具正屈光度，第一透镜的物侧面为凸面，第一透镜的像侧面为凹面；
第二透镜具负屈光度，第二透镜的物侧面为凸面，第二透镜的像侧面为凹面；
第三透镜具负屈光度，第三透镜的物侧面为凹面，第三透镜的像侧面为凹面；
第四透镜具正屈光度，第四透镜的物侧面为凸面，第四透镜的像侧面为凸面；
第五透镜具正屈光度，第五透镜的物侧面为凸面，第五透镜的像侧面为凸面；
第六透镜具正屈光度，第六透镜的物侧面为凸面，第六透镜的像侧面为凸面；
第七透镜具负屈光度，第七透镜的物侧面为凹面，第七透镜的像侧面为凹面；
第八透镜具正屈光度，第八透镜的物侧面为凸面，第八透镜的像侧面为凸面或平面；
第九透镜具正屈光度，第九透镜的物侧面为凹面，第九透镜的像侧面为凸面；
第十透镜具负屈光率，第十透镜的物侧面为凹面，第十透镜的像侧面为凹面或平面；
第五透镜的物侧面和像侧面均为非球面，第一透镜至第十透镜均为玻璃透镜；
第六透镜与第七透镜相互胶合，第九透镜与第十透镜相互胶合；
该光学成像系统具有屈光率的透镜只有上述的第一透镜至第十透镜。
进一步的，该光学成像系统还满足：0.65<PgF2<0.66及0.65<PgF4<0.66，其中，PgF2为第二透镜的相对部分色散系数，PgF4为第四透镜的相对部分色散系数。
进一步的，该光学成像系统还满足：3.00<TTL/DH<5.00，其中，TTL为第一透镜的物侧面至成像面在光轴上的距离，DH为像面的成像圈直径。
进一步的，该光学成像系统还满足：7.00<|f1/f|<10.00，1.20<|f2/f|<1.70，1.70<|f3/f|<2.40，2.00<|f4/f|<2.50，1.60<|f5/f|<2.10，1.22<|f6/f|<1.80，0.50<|f7/f|<1.20，1.00<|f8/f|<4.00，2.00<|f9/f|<5.00，2.00<|f10/f|<3.80，其中，f为该光学成像系统的焦距，f1-f10分别为第一透镜至第十透镜的焦距。
进一步的，该光学成像系统还满足：1.80<R41/R32<2.20，-0.90<R52/R51<-0.40，0.09<R82/R91，其中，R41为第四透镜的物侧面的曲率半径，R32为第三透镜的像侧面的曲率半径，R52为第五透镜的像侧面的曲率半径，R51为第五透镜的物侧面的曲率半径，R82为第八透镜的像侧面的曲率半径，R91为第九透镜的物侧面的曲率半径。
进一步的，该光学成像系统还满足：0.8<DH/(2*f)<0.93，|(yr-yp)/yp*100％|<10％，其中，DH为像面的成像圈直径，f为该光学成像系统的焦距，yr和yp分别为该光学成像系统的图像传感器的水平半宽与其对应的近轴半像高。
进一步的，该光学成像系统还满足：1.90<nd2<2.00，15.00<vd2<20.00，1.90<nd4<2.00，15.00<vd4<20.00，其中，nd2和nd4分别为第二透镜和第四透镜的折射率，vd2和vd4分别为第二透镜和第四透镜的色散系数。
进一步的，该光学成像系统还满足：9.00<|R12/f|<13.00，4.00<|R42/f|<8.00，0.70<|R72/f|<1.90，其中，f为该光学成像系统的焦距，R12为第一透镜的像侧面的曲率半径，R42为第四透镜的像侧面的曲率半径，R72为第七透镜的像侧面的曲率半径。
进一步的，该光学成像系统还满足：1.00<nd7/nd6<1.20，2.10<vd6/vd7<2.90，其中，nd6和nd7分别为第六透镜和第七透镜的折射率，vd6和vd7分别为第六透镜和第七透镜的色散系数。
进一步的，该光学成像系统还满足：0<nd10-nd9<0.08，18.00<vd9-vd10<27.00，其中，nd9和nd10分别为第九透镜和第十透镜的折射率，vd9和vd10分别为第九透镜和第十透镜的色散系数。
进一步的，该光学成像系统还满足：-7.00<dn/dt5<-5.00，-8.00<dn/dt6<-7.00，2.80<|(dn/dt5)/f5|<4.00，4.00<|(dn/dt6)/f6|<5.70，其中，dn/dt5和dn/dt6分别为第五透镜和第六透镜的热膨胀系数，f5和f6分别为第五透镜和第六透镜的焦距。
本发明还公开了一种辅助驾驶模组，设有上述的光学成像系统。
本发明的有益技术效果：
本发明的光学成像系统采用十片透镜，并通过对各个透镜进行相应设计，具有可兼容多个光频谱段(可见光、850nm红外光以及940nm红外光)，共焦性好；解析度高，畸变较小，成像质量好；畸变为正畸变，使得光学成像系统在边缘视场具有高的识别精度；像面较大的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一的光学成像系统的结构示意图；
图2为本发明实施例一的光学成像系统在可见光550nm下的场曲及畸变曲线图；
图3为本发明实施例一的光学成像系统在红外光850nm下的场曲及畸变曲线图；
图4为本发明实施例一的光学成像系统在红外光940nm下的场曲及畸变曲线图；
图5为本发明实施例一的光学成像系统在可见光435-650nm下的MTF图；
图6为本发明实施例一的光学成像系统在红外光850nm下的MTF图；
图7为本发明实施例一的光学成像系统在红外光940nm下的MTF图；
图8为本发明实施例一的光学成像系统在可见光435-650nm下的MTFVS视场图；
图9为本发明实施例一的光学成像系统在红外光850nm下的MTFVS视场图；
图10为本发明实施例一的光学成像系统在红外光940nm下的MTFVS视场图；
图11为本发明实施例一的光学成像系统在可见光435-650nm下的光线扇形图；
图12为本发明实施例一的光学成像系统在红外光850nm下的光线扇形图；
图13为本发明实施例一的光学成像系统在红外光940nm下的光线扇形图；
图14为本发明实施例一的光学成像系统的纵向色差曲线图；
图15为本发明实施例二的光学成像系统的结构示意图；
图16为本发明实施例二的光学成像系统在可见光550nm下的场曲及畸变曲线图；
图17为本发明实施例二的光学成像系统在红外光850nm下的场曲及畸变曲线图；
图18为本发明实施例二的光学成像系统在红外光940nm下的场曲及畸变曲线图；
图19为本发明实施例二的光学成像系统在可见光435-650nm下的MTF图；
图20为本发明实施例二的光学成像系统在红外光850nm下的MTF图；
图21为本发明实施例二的光学成像系统在红外光940nm下的MTF图；
图22为本发明实施例二的光学成像系统在可见光435-650nm下的MTFVS视场图；
图23为本发明实施例二的光学成像系统在红外光850nm下的MTFVS视场图；
图24为本发明实施例二的光学成像系统在红外光940nm下的MTFVS视场图；
图25为本发明实施例二的光学成像系统在可见光435-650nm下的光线扇形图；
图26为本发明实施例二的光学成像系统在红外光850nm下的光线扇形图；
图27为本发明实施例二的光学成像系统在红外光940nm下的光线扇形图；
图28为本发明实施例二的光学成像系统的纵向色差曲线图；
图29为本发明实施例三的光学成像系统的结构示意图；
图30为本发明实施例三的光学成像系统在可见光550nm下的场曲及畸变曲线图；
图31为本发明实施例三的光学成像系统在红外光850nm下的场曲及畸变曲线图；
图32为本发明实施例三的光学成像系统在红外光940nm下的场曲及畸变曲线图；
图33为本发明实施例三的光学成像系统在可见光435-650nm下的MTF图；
图34为本发明实施例三的光学成像系统在红外光850nm下的MTF图；
图35为本发明实施例三的光学成像系统在红外光940nm下的MTF图；
图36为本发明实施例三的光学成像系统在可见光435-650nm下的MTFVS视场图；
图37为本发明实施例三的光学成像系统在红外光850nm下的MTFVS视场图；
图38为本发明实施例三的光学成像系统在红外光940nm下的MTFVS视场图；
图39为本发明实施例三的光学成像系统在可见光435-650nm下的光线扇形图；
图40为本发明实施例三的光学成像系统在红外光850nm下的光线扇形图；
图41为本发明实施例三的光学成像系统在红外光940nm下的光线扇形图；
图42为本发明实施例三的光学成像系统的纵向色差曲线图；
图43为本发明实施例四的光学成像系统的结构示意图；
图44为本发明实施例四的光学成像系统在可见光550nm下的场曲及畸变曲线图；
图45为本发明实施例四的光学成像系统在红外光850nm下的场曲及畸变曲线图；
图46为本发明实施例四的光学成像系统在红外光940nm下的场曲及畸变曲线图；
图47为本发明实施例四的光学成像系统在可见光435-650nm下的MTF图；
图48为本发明实施例四的光学成像系统在红外光850nm下的MTF图；
图49为本发明实施例四的光学成像系统在红外光940nm下的MTF图；
图50为本发明实施例四的光学成像系统在可见光435-650nm下的MTFVS视场图；
图51为本发明实施例四的光学成像系统在红外光850nm下的MTFVS视场图；
图52为本发明实施例四的光学成像系统在红外光940nm下的MTFVS视场图；
图53为本发明实施例四的光学成像系统在可见光435-650nm下的光线扇形图；
图54为本发明实施例四的光学成像系统在红外光850nm下的光线扇形图；
图55为本发明实施例四的光学成像系统在红外光940nm下的光线扇形图；
图56为本发明实施例四的光学成像系统的纵向色差曲线图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
所说的「一透镜具有正屈光率(或负屈光率)」，是指所述透镜以高斯光学理论计算出来的近轴屈光率为正(或为负)。所说的「透镜的物侧面(或像侧面)」定义为成像光线通过透镜表面的特定范围。透镜的面形凹凸判断可依该领域中通常知识者的判断方式，即通过曲率半径(简写为R值)的正负号来判断透镜面形的凹凸。R值可常见被使用于光学设计软件中，例如Zemax或CodeV。R值亦常见于光学设计软件的透镜资料表(lens data sheet)中。以物侧面来说，当R值为正时，判定为物侧面为凸面；当R值为负时，判定物侧面为凹面。反之，以像侧面来说，当R值为正时，判定像侧面为凹面；当R值为负时，判定像侧面为凸面。
本发明公开了一种光学成像系统，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第十透镜；第一透镜至第十透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面。
第一透镜具正屈光度，第一透镜的物侧面为凸面，第一透镜的像侧面为凹面。
第二透镜具负屈光度，第二透镜的物侧面为凸面，第二透镜的像侧面为凹面。
第三透镜具负屈光度，第三透镜的物侧面为凹面，第三透镜的像侧面为凹面。
第四透镜具正屈光度，第四透镜的物侧面为凸面，第四透镜的像侧面为凸面。
第五透镜具正屈光度，第五透镜的物侧面为凸面，第五透镜的像侧面为凸面。
第六透镜具正屈光度，第六透镜的物侧面为凸面，第六透镜的像侧面为凸面。
第七透镜具负屈光度，第七透镜的物侧面为凹面，第七透镜的像侧面为凹面。
第八透镜具正屈光度，第八透镜的物侧面为凸面，第八透镜的像侧面为凸面或平面。
第九透镜具正屈光度，第九透镜的物侧面为凹面，第九透镜的像侧面为凸面。
第十透镜具负屈光率，第十透镜的物侧面为凹面，第十透镜的像侧面为凹面或平面。
第五透镜的物侧面和像侧面均为非球面，主要用于校正光学成像系统的球差。第一透镜至第十透镜均为玻璃透镜。
第六透镜与第七透镜相互胶合，第九透镜与第十透镜相互胶合。
该光学成像系统具有屈光率的透镜只有上述的第一透镜至第十透镜。
本发明的光学成像系统采用十片透镜，并通过对各个透镜进行相应设计，具有可兼容多个光频谱段(可见光、850nm红外光以及940nm红外光)，共焦性好，白天和夜晚都可使用；解析度高，畸变较小，成像质量好；畸变为正畸变，使得光学成像系统在边缘视场具有高的识别精度；像面较大的优点。
优选的，该光学成像系统还满足：0.65<PgF2<0.66及0.65<PgF4<0.66，其中，PgF2为第二透镜的相对部分色散系数，PgF4为第四透镜的相对部分色散系数。相对部分色散系数越大，对复消色差的能力越强，提高了可见光频谱内的色差表现，有利于校正可见光与红外的共焦特性，从而实现可见与红外的多波段共焦成像。
优选的，该光学成像系统还满足：3.00<TTL/DH<5.00，其中，TTL为第一透镜的物侧面至成像面在光轴上的距离，DH为像面的成像圈直径。使得光学成像系统匹配图像传感器的成像面尺寸，达到小型化紧凑型需求。若低于条件的下限，则光学成像系统的TTL变小，结构尺寸更小，但极大地增大了光学成像系统像差校正的难度，或者光学成像系统像面成像圈直径变大，一方面增大场曲像散校正难度，另一方面在焦距不变的前提下增大了视场角，存在多余无效视野，成像圈直径大于图像传感器靶面尺寸过多。若高于条件的下限，则光学成像系统的TTL变大，虽然可以降低光学成像系统的设计难度，但光学系统总长变长，导致整个系统长度也变长，系统体积变大，导致设备小型化成为困难，或者光学成像系统像面成像圈直径变小，在焦距不变的前提下减小了视场角，导致无法覆盖所需视场角，所选图像传感器有效靶面直径没有充分利用，造成传感器性能过剩。
优选的，该光学成像系统还满足：7.00<|f1/f|<10.00，1.20<|f2/f|<1.70，1.70<|f3/f|<2.40，2.00<|f4/f|<2.50，1.60<|f5/f|<2.10，1.22<|f6/f|<1.80，0.50<|f7/f|<1.20，1.00<|f8/f|<4.00，2.00<|f9/f|<5.00，2.00<|f10/f|<3.80，其中，f为该光学成像系统的焦距，f1-f10分别为第一透镜至第十透镜的焦距。光学成像系统有效光焦度分配合理，使得每片透镜承担相对适当的光焦度，系统像差得到合理的平衡，剩余像差值最小化，光学成像系统在满足焦距光圈视场下的成像质量高，并且光学成像系统中的每片镜片敏感度低，光学成像系统的生产良率高，可以实现大批量生产要求。如果超过上述范围，导致像差平衡被打破，系统残余像差增大，弥散斑增大，解析力降低，成像质量降低，并且局部透镜承担光焦度变大，敏感度增大。
优选的，该光学成像系统还满足：1.80<R41/R32<2.20，-0.90<R52/R51<-0.40，0.09<R82/R91，其中，R41为第四透镜的物侧面的曲率半径，R32为第三透镜的像侧面的曲率半径，R52为第五透镜的像侧面的曲率半径，R51为第五透镜的物侧面的曲率半径，R82为第八透镜的像侧面的曲率半径，R91为第九透镜的物侧面的曲率半径。使第四透镜的物侧面、第五透镜的像侧面和第八透镜的像侧面产生的正球差与第三透镜的像侧面、第五透镜的物侧面和第五透镜的物侧面产生的负球差相抵消，最终产生微量的负球差。
优选的，该光学成像系统还满足：0.8<DH/(2*f)<0.93，|(yr-yp)/yp*100％|<10％，其中，DH为像面的成像圈直径，f为该光学成像系统的焦距，yr和yp分别为该光学成像系统所搭配的图像传感器的水平半宽与其对应的近轴半像高。可以有效限定光学成像系统的物方视场角度在合适范围内。
优选的，该光学成像系统还满足：1.90<nd2<2.00，15.00<vd2<20.00，1.90<nd4<2.00，15.00<vd4<20.00，其中，nd2和nd4分别为第二透镜和第四透镜的折射率，vd2和vd4分别为第二透镜和第四透镜的色散系数。高折射率有利于降低入射光线的入射角，以及转折光线的转折角，降低折射表面的曲率半径，从而降低系统的敏感性。低阿贝系数代表F光与C光的折射率相差大，光线的色散能力强，提升红外共焦性。
优选的，该光学成像系统还满足：9.00<|R12/f|<13.00，4.00<|R42/f|<8.00，0.70<|R72/f|<1.90，其中，f为该光学成像系统的焦距，R12为第一透镜的像侧面的曲率半径，R42为第四透镜的像侧面的曲率半径，R72为第七透镜的像侧面的曲率半径。进一步减小整个光学成像系统的总畸变。
优选的，该光学成像系统还满足：1.00<nd7/nd6<1.20，2.10<vd6/vd7<2.90，其中，nd6和nd7分别为第六透镜和第七透镜的折射率，vd6和vd7分别为第六透镜和第七透镜的色散系数。主要用于校正色差、球差，进一步改善可见光与红外频谱的共焦特性，从而在相同像面位置处进一步提高了两者光学系统的解析力。
优选的，该光学成像系统还满足：0<nd10-nd9<0.08，18.00<vd9-vd10<27.00，其中，nd9和nd10分别为第九透镜和第十透镜的折射率，vd9和vd10分别为第九透镜和第十透镜的色散系数。主要用于校正剩余微小色差，进一步改善可见光与红外频谱的共焦特性，从而在相同像面位置处进一步提高了两者光学系统的解析力。
优选的，该光学成像系统还满足：-7.00<dn/dt5<-5.00，-8.00<dn/dt6<-7.00，2.80<|(dn/dt5)/f5|<4.00，4.00<|(dn/dt6)/f6|<5.70，其中，dn/dt5和dn/dt6分别为第五透镜和第六透镜的热膨胀系数，f5和f6分别为第五透镜和第六透镜的焦距。主要用于抵消温度变化后底座和镜筒以及内部隔圈、透镜产生的变形量，使得系统整体的温漂变化量最小，光学成像系统成像面与随机械连接的相机传感器感光面无论温度如何变化，始终保持相对重合，或者偏移量在非常小的数值，同时成像质量优良无影响。
下面将以具体实施例对本发明的光学成像系统进行详细说明。
实施例一
如图1所示，一种光学成像系统，从物侧A1至像侧A2沿光轴I依次包括第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、光阑110、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7、第八透镜8、第九透镜9、第十透镜100、保护玻璃120和成像面130；第一透镜1至第十透镜100各自包括一朝向物侧A1且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧A2且使成像光线通过的像侧面。
第一透镜1具正屈光度，第一透镜1的物侧面11为凸面，第一透镜1的像侧面12为凹面。
第二透镜2具负屈光度，第二透镜2的物侧面21为凸面，第二透镜2的像侧面22为凹面。
第三透镜3具负屈光度，第三透镜3的物侧面31为凹面，第三透镜3的像侧面32为凹面。
第四透镜4具正屈光度，第四透镜4的物侧面41为凸面，第四透镜4的像侧面42为凸面。
第五透镜5具正屈光度，第五透镜5的物侧面51为凸面，第五透镜5的像侧面52为凸面。
第六透镜6具正屈光度，第六透镜6的物侧面61为凸面，第六透镜6的像侧面62为凸面。
第七透镜7具负屈光度，第七透镜7的物侧面71为凹面，第七透镜7的像侧面72为凹面。
第八透镜8具正屈光度，第八透镜8的物侧面81为凸面，第八透镜8的像侧面82为凸面，当然，在一些实施例中，第八透镜8的像侧面82也可以为平面。
第九透镜9具正屈光度，第九透镜9的物侧面91为凹面，第九透镜9的像侧面92为凸面。
第十透镜100具负屈光率，第十透镜100的物侧面101为凹面，第十透镜100的像侧面102为凹面，当然，在一些实施例中，第十透镜100的像侧面102也可以是平面。
第五透镜5的物侧面51和像侧面52均为非球面。
第一透镜1至第十透镜100均为玻璃透镜。
第六透镜6的像侧面62与第七透镜7的物侧面71相互胶合，第九透镜9的像侧面92与第十透镜100的物侧面102相互胶合。
本具体实施例中，光阑110设置在第四透镜4和第五透镜5之间，但并不限于此，在一些实施例中，光阑110也可以设置在其它合适位置。
本具体实施例的详细光学数据如表1-1所示。
表1-1实施例一的详细光学数据
Figure BDA0004021542970000061
Figure BDA0004021542970000071
本具体实施例中，物侧面51和像侧面52依下列非球面曲线公式定义：
Figure BDA0004021542970000072
其中：
r为光学表面上一点到光轴的距离。
z为该点沿光轴方向的矢高。
c为该表面的曲率。
K为该表面的二次曲面常数。
A4、A6、A8、A10、A12分别为：四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶的非球面系数。
各个非球面的参数详细数据请参考下表：
面序号 K A<sub>4</sub> A<sub>6</sub> A<sub>8</sub> A<sub>10</sub> A<sub>12</sub>
51 -0.73 -1.801E-04 -1.485E-06 -5.710E-07 3.109E-08 -2.178E-09
52 1.88 5.917E-04 -1.865E-06 4.739E-07 -2.481E-08 -1.899E-11
本具体实施例的相关条件表达式的数值请参考表5。
本具体实施例的可见光和红外的场曲及畸变图详见图2-4的(A)和(B)，可以看出场曲为0.05mm以内，像散校正的比较好，相对光学畸变为15％以内，可以满足机器视觉领域对畸变的要求。可见光和红外的MTF曲线图详见图5-7，可以看出可见光全视场的MTF在200lp/mm均大于0.3，红外850nm全视场的MTF在120lp/mm均大于0.3左右，红外940nm全视场的MTF在90lp/mm均大于0.3左右，分辨率高，成像质量好。可见光和红外的MTFVS视场图详见图8-10，可以看出可见光子午曲线和弧矢曲线重合度很好，可见光200线对时，整体MTF在0.3左右，红外850nm 150线对时整体MTF在0.2左右。红外940nm 100线对时整体MTF在0.3左右。可见光和红外的光线扇形图详见图11-13，纵向色差曲线图详见图14，可以看出色差和像差矫正好，成像质量高。
本具体实施例中，光学成像系统的焦距f＝5.35mm；光圈值FNO＝2.0；水平视场角FOV＝79.09°，既不会使范围探测角度过小，又不会存在多余无效区域，也不会由于角度过大导致畸变无法进一步做小，光学成像系统的放大率比偏小，外围视场的每角度占像素比过小，影响了系统识别精度；第一透镜1的物侧面11至成像面130在光轴I上的距离TTL＝40.000mm，像面直径大小为9.27mm。
实施例二
如图15所示，本实施例与实施例一的各个透镜的面型凹凸和屈光率大致相同，仅第十透镜100的像侧面102为平面，此外，各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数也有所不同。
本具体实施例的详细光学数据如表2-1所示。
表2-1实施例二的详细光学数据
表面 曲率半径/mm 厚度/间隔/mm 材质 折射率 色散系数 焦距/mm
- Infinity Infinity
11 第一透镜 24.992 3.4 H-ZLAF50E 1.80401 46.568 48.700
12 64.5 0.1
21 第二透镜 17.3 0.8 H-ZF88 1.94596 17.944 -8.0
22 5.2 4.1
31 第三透镜 -22.7 0.8 H-K9L 1.51680 64.212 -11.1
32 7.8 1.3
41 第四透镜 16.1 7.2 H-ZF88 1.94596 17.944 12.1
42 -31.9 3.1
110 光阑 Infinity 0.5
51 第五透镜 12.869 3.5 M-FCD500 1.55332 71.685 10.0
52 -8.812 0.1
61 第六透镜 12.594 2.5 H-ZPK5 1.59280 68.346 8.1
62 -7.2 0
71 第七透镜 -7.2 1.0 H-ZF4A 1.72825 28.311 -4.6
72 6.9 0.4
81 第八透镜 11.2 3.3 H-ZPK1A 1.61800 63.406 10.4
82 -13.5 0.1
91 第九透镜 -30.8 1.8 H-ZLAF50E 1.80401 46.568 25.9
92 -12.8 0
101 第十透镜 -12.8 0.9 H-ZF52 1.84667 23.787 -15.0
102 Infinity 3.0
120 保护玻璃 Infinity 0.8 H-K9L 1.51680 64.200 Infinity
- Infinity 1.0
130 成像面 Infinity
本具体实施例的各个非球面的参数详细数据请参考下表：
面序号 K A<sub>4</sub> A<sub>6</sub> A<sub>8</sub> A<sub>10</sub> A<sub>12</sub>
51 -0.06 -0.000125084 -1.33511E-05 2.16208E-07 8.23682E-08 -7.85968E-09
52 1.84 0.000558073 1.52564E-05 -2.87458E-07 -8.04196E-08 5.35843E-09
本具体实施例的相关条件表达式的数值请参考表5。
本具体实施例的可见光和红外的场曲及畸变图详见图16-18的(A)和(B)，可以看出场曲为0.07mm以内，像散校正的比较好，相对光学畸变为15％以内，可以满足机器视觉领域对畸变的要求。可见光和红外的MTF曲线图详见图19-21，可以看出可见光全视场的MTF在200lp/mm均大于0.3，红外850nm全视场的MTF在120lp/mm均大于0.3左右，红外940nm全视场的MTF在90lp/mm均大于0.3左右，分辨率高，成像质量好。可见光和红外的MTFVS视场图详见图22-24，可以看出可见光子午曲线和弧矢曲线重合度很好，可见光200线对时，整体MTF在0.3左右，红外850nm 150线对时整体MTF在0.3左右。红外940nm100线对时整体MTF在0.3左右。可见光和红外的光线扇形图详见图25-27，纵向色差曲线图详见图28，可以看出色差和像差矫正好，成像质量高。
本具体实施例中，光学成像系统的焦距f＝5.35mm；光圈值FNO＝2.0；水平视场角FOV＝79.08°；第一透镜1的物侧面11至成像面130在光轴I上的距离TTL＝40.000mm，像面直径大小为9.26mm。
实施例三
如图29所示，本实施例与实施例一的各个透镜的面型凹凸和屈光率大致相同，仅第十透镜100的像侧面102为平面，此外，各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数也有所不同。
本具体实施例的详细光学数据如表3-1所示。
表3-1实施例三的详细光学数据
表面 曲率半径/mm 厚度/间隔/mm 材质 折射率 色散系数 焦距/mm
- Infinity Infinity
11 第一透镜 23.3 3.6 H-ZLAF50E 1.80401 46.568 46.3
12 58.0 0.1
21 第二透镜 16.9 0.8 H-ZF88 1.94596 17.944 -8.0
22 5.1 3.8
31 第三透镜 -23.1 0.8 H-K9L 1.51680 64.212 -11.2
32 7.8 1.4
41 第四透镜 15.6 7.7 H-ZF88 1.94596 17.944 12.0
42 -33.0 2.9
110 光阑 Infinity 0.6
51 第五透镜 13.8 3.5 M-FCD500 1.55332 71.685 10.1
52 -8.6 0.1
61 第六透镜 12.1 2.5 H-ZPK5 1.59280 68.346 8.0
62 -7.2 0
71 第七透镜 -7.2 1.0 H-ZF4A 1.72825 28.311 -4.6
72 6.8 0.4
81 第八透镜 10.2 3.3 H-ZPK1A 1.61800 63.406 13.0
82 -34.2 0.2
91 第九透镜 -312.6 1.8 H-ZLAF50E 1.80401 46.568 19.4
92 -14.9 0
101 第十透镜 -14.9 0.9 H-ZF52 1.84667 23.787 -17.5
102 Infinity 2.9
120 保护玻璃 Infinity 0.8 H-K9L 1.51680 64.200 Infinity
- Infinity 1.0
130 成像面 Infinity
本具体实施例的各个非球面的参数详细数据请参考下表：
面序号 K A<sub>4</sub> A<sub>6</sub> A<sub>8</sub> A<sub>10</sub> A<sub>12</sub>
51 -1.11 -1.485E-04 -2.786E-05 1.777E-06 -5.370E-08 -5.444E-09
52 2.00 4.445E-04 1.913E-05 -1.235E-06 -1.740E-08 3.792E-09
本具体实施例的相关条件表达式的数值请参考表5。
本具体实施例的可见光和红外的场曲及畸变图详见图30-32的(A)和(B)，可以看出场曲为0.07mm以内，像散校正的比较好，相对光学畸变为15％以内，可以满足机器视觉领域对畸变的要求。可见光和红外的MTF曲线图详见图33-35，可以看出可见光全视场的MTF在200lp/mm均大于0.3，红外850nm全视场的MTF在120lp/mm均大于0.3左右，红外940nm全视场的MTF在90lp/mm均大于0.3左右，分辨率高，成像质量好。可见光和红外的MTFVS视场图详见图36-38，可以看出可见光子午曲线和弧矢曲线重合度很好，可见光200线对时，整体MTF在0.3左右，红外850nm 150线对时整体MTF在0.3左右。红外940nm100线对时整体MTF在0.3左右。可见光和红外的光线扇形图详见图39-41，纵向色差曲线图详见图42，可以看出色差和像差矫正好，成像质量高。
本具体实施例中，光学成像系统的焦距f＝5.35mm；光圈值FNO＝2.0；水平视场角FOV＝79.08°；第一透镜1的物侧面11至成像面130在光轴I上的距离TTL＝40.000mm，像面直径大小为9.28mm。
实施例四
如图43所示，本实施例与实施例一的各个透镜的面型凹凸和屈光率大致相同，仅第八透镜8的像侧面82为平面，第十透镜100的像侧面102为平面，此外，各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数也有所不同。
本具体实施例的详细光学数据如表4-1所示。
表4-1实施例四的详细光学数据
表面 曲率半径/mm 厚度/间隔/mm 材质 折射率 色散系数 焦距/mm
- Infinity Infinity
11 第一透镜 24.6 3.5 H-ZLAF50E 1.80401 46.568 47.5
12 64.2 0.1
21 第二透镜 17.4 0.8 H-ZF88 1.94596 17.944 -8.1
22 5.2 3.8
31 第三透镜 -23.6 0.8 H-K9L 1.51680 64.212 -11.3
32 7.9 1.4
41 第四透镜 15.6 7.7 H-ZF88 1.94596 17.944 12.0
42 -33.5 3.1
110 光阑 Infinity 0.4
51 第五透镜 14.0 3.7 M-FCD500 1.55332 71.685 10.1
52 -8.4 0.1
61 第六透镜 12.4 2.4 H-ZPK5 1.59280 68.346 8.0
62 -7.1 0
71 第七透镜 -7.1 1.1 H-ZF4A 1.72825 28.311 -4.6
72 6.7 0.4
81 第八透镜 10.1 2.6 H-ZPK1A 1.61800 63.406 16.2
82 Infinity 0.3
91 第九透镜 49.2 2.0 H-ZLAF50E 1.80401 46.568 13.7
92 -14.1 0
101 第十透镜 -14.1 0.9 H-ZF52 1.84667 23.787 -16.5
102 Infinity 3.1
120 保护玻璃 Infinity 0.8 H-K9L 1.51680 64.200 Infinity
- Infinity 1.0
130 成像面 Infinity
本具体实施例的各个非球面的参数详细数据请参考下表：
面序号 K A<sub>4</sub> A<sub>6</sub> A<sub>8</sub> A<sub>10</sub> A<sub>12</sub>
51 -1.46 -1.832E-04 -3.912E-05 2.705E-06 -9.430E-08 -6.086E-09
52 1.96 3.777E-04 2.751E-05 -2.363E-06 3.931E-08 3.534E-09
本具体实施例的相关条件表达式的数值请参考表5。
本具体实施例的可见光和红外的场曲及畸变图详见图44-46的(A)和(B)，可以看出场曲为0.08mm以内，像散校正的比较好，相对光学畸变为15％以内，可以满足机器视觉领域对畸变的要求。可见光和红外的MTF曲线图详见图47-49，可以看出可见光全视场的MTF在200lp/mm均大于0.3，红外850nm全视场的MTF在120lp/mm均大于0.3左右，红外940nm全视场的MTF在90lp/mm均大于0.3左右，分辨率高，成像质量好。可见光和红外的MTFVS视场图详见图50-52，可以看出可见光子午曲线和弧矢曲线重合度很好，可见光200线对时，整体MTF在0.3左右，红外850nm 150线对时整体MTF在0.3左右。红外940nm100线对时整体MTF在0.3左右。可见光和红外的光线扇形图详见图53-55，纵向色差曲线图详见图56，可以看出色差和像差矫正好，成像质量高。
本具体实施例中，光学成像系统的焦距f＝5.35mm；光圈值FNO＝2.0；水平视场角FOV＝79.10°；第一透镜1的物侧面11至成像面130在光轴I上的距离TTL＝40.000mm，像面直径大小为9.26mm。
表5本发明四个实施例的相关重要参数的数值
实施例一 实施例二 实施例三 实施例四
TTL/DH 4.318 4.317 4.318 4.317
R41/R32 1.97 2.06 2.00 1.97
R52/R51 -0.77 -0.68 -0.63 -0.60
R82/R91 0.27 0.44 0.11 inf
DH/(2*f) 0.87 0.86 0.87 0.86
|(yr-yp)/yp*100％| 8.59％ 8.38％ 8.37％ 8.39％
|R12/f| 10.96 12.05 10.84 11.99
|R42/f| 5.84 5.96 6.16 6.27
|R72/f| 1.31 1.29 1.27 1.29
|(dn/dt5)/f5| 3.33 3.27 3.23
|(dn/dt6)/f6| 5.03 5.09 5.15 5.15
|f1/f| 8.48 9.10 8.65 8.88
|f2/f| 1.49 1.50 1.50 1.51
|f3/f| 2.11 2.07 2.09 2.11
|f4/f| 2.26 2.26 2.24 2.24
|f5/f| 1.83 1.87 1.89 1.89
|f6/f| 1.53 1.51 1.50 1.50
|f7/f| 0.88 0.86 0.86 0.86
|f8/f| 2.07 1.94 2.43 3.03
|f9/f| 3.16 4.84 3.63 2.56
|f10/f| 2.32 2.80 3.27 3.08
本发明还公开了一种辅助驾驶模组，设有上述的光学成像系统，具体的，辅助驾驶模组还包括底座和相机，光学成像系统螺接固定在底座上，相机设置在底座上，且相机的图像传感器位于光学成像系统的成像面130上。该辅助驾驶模组具有精度高检测时间短的优点。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种光学成像系统，其特征在于：从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第十透镜；第一透镜至第十透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；其特征在于：
第一透镜具正屈光度，第一透镜的物侧面为凸面，第一透镜的像侧面为凹面；
第二透镜具负屈光度，第二透镜的物侧面为凸面，第二透镜的像侧面为凹面；
第三透镜具负屈光度，第三透镜的物侧面为凹面，第三透镜的像侧面为凹面；
第四透镜具正屈光度，第四透镜的物侧面为凸面，第四透镜的像侧面为凸面；
第五透镜具正屈光度，第五透镜的物侧面为凸面，第五透镜的像侧面为凸面；
第六透镜具正屈光度，第六透镜的物侧面为凸面，第六透镜的像侧面为凸面；
第七透镜具负屈光度，第七透镜的物侧面为凹面，第七透镜的像侧面为凹面；
第八透镜具正屈光度，第八透镜的物侧面为凸面，第八透镜的像侧面为凸面或平面；
第九透镜具正屈光度，第九透镜的物侧面为凹面，第九透镜的像侧面为凸面；
第十透镜具负屈光率，第十透镜的物侧面为凹面，第十透镜的像侧面为凹面或平面；
第五透镜的物侧面和像侧面均为非球面，第一透镜至第十透镜均为玻璃透镜；
第六透镜与第七透镜相互胶合，第九透镜与第十透镜相互胶合；
该光学成像系统具有屈光率的透镜只有上述的第一透镜至第十透镜。
2.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于：该光学成像系统还满足：0.65<PgF2<0.66及0.65<PgF4<0.66，其中，PgF2为第二透镜的相对部分色散系数，PgF4为第四透镜的相对部分色散系数。
3.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于：该光学成像系统还满足：3.00<TTL/DH<5.00，其中，TTL为第一透镜的物侧面至成像面在光轴上的距离，DH为像面的成像圈直径。
4.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于：该光学成像系统还满足：7.00<|f1/f|<10.00，1.20<|f2/f|<1.70，1.70<|f3/f|<2.40，2.00<|f4/f|<2.50，1.60<|f5/f|<2.10，1.22<|f6/f|<1.80，0.50<|f7/f|<1.20，1.00<|f8/f|<4.00，2.00<|f9/f|<5.00，2.00<|f10/f|<3.80，其中，f为该光学成像系统的焦距，f1-f10分别为第一透镜至第十透镜的焦距。
5.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于：该光学成像系统还满足：1.80<R41/R32<2.20，-0.90<R52/R51<-0.40，0.09<R82/R91，其中，R41为第四透镜的物侧面的曲率半径，R32为第三透镜的像侧面的曲率半径，R52为第五透镜的像侧面的曲率半径，R51为第五透镜的物侧面的曲率半径，R82为第八透镜的像侧面的曲率半径，R91为第九透镜的物侧面的曲率半径。
6.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于：该光学成像系统还满足：0.8<DH/(2*f)<0.93，|(yr-yp)/yp*100％|<10％，其中，DH为像面的成像圈直径，f为该光学成像系统的焦距，yr和yp分别为该光学成像系统的图像传感器的水平半宽与其对应的近轴半像高。
7.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于：该光学成像系统还满足：1.90<nd2<2.00，15.00<vd2<20.00，1.90<nd4<2.00，15.00<vd4<20.00，1.00<nd7/nd6<1.20，2.10<vd6/vd7<2.90，0<nd10-nd9<0.08，18.00<vd9-vd10<27.00，其中，nd2、nd4、nd6、nd7、nd9和nd10分别为第二透镜、第四透镜、第六透镜、第七透镜、第九透镜和第十透镜的折射率，vd2、vd4、vd6、vd7、vd9和vd10分别为第二透镜、第四透镜、第六透镜、第七透镜第九透镜和第十透镜的色散系数。
8.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于：该光学成像系统还满足：9.00<|R12/f|<13.00，4.00<|R42/f|<8.00，0.70<|R72/f|<1.90，其中，f为该光学成像系统的焦距，R12为第一透镜的像侧面的曲率半径，R42为第四透镜的像侧面的曲率半径，R72为第七透镜的像侧面的曲率半径。
9.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于：该光学成像系统还满足：-7.00<dn/dt5<-5.00，-8.00<dn/dt6<-7.00，2.80<|(dn/dt5)/f5|<4.00，4.00<|(dn/dt6)/f6|<5.70，其中，dn/dt5和dn/dt6分别为第五透镜和第六透镜的热膨胀系数，f5和f6分别为第五透镜和第六透镜的焦距。
10.一种辅助驾驶模组，其特征在于：设有权利要求1-9任意一项所述的光学成像系统。
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