CN116560053A - 前视镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种前视镜头，包括由像方至物方方向依次间隔设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜；所述第一透镜为弯月透镜，所述第二透镜为弯月透镜，所述第三透镜为弯月透镜，所述第四透镜为双凸透镜，所述第五透镜为弯月透镜，所述第六透镜为双凸透镜,所述第七透镜为双凹透镜；第二透镜和第三透镜组成密接的双胶合透镜，第四透镜和第五透镜组成密接的双胶合透镜；所述前视镜头的焦距为15.3mm。该发明克服了现有前视镜头的分辨率低、清晰度低的缺点，通过特别设计形状、空气间隔、焦距的七片透镜与光阑的配合，具有分辨率高、畸变小的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种前视镜头，特别是应用在适用于智能化自动驾驶的前视镜头上。
背景技术
随着汽车行业的不断蓬勃发展，车载摄像头作为“自动驾驶之眼”，是汽车自动驾驶领域的核心传感设备，其发展持续升温。而车载摄像头在汽车领域应用日渐广泛，从早期用于行车记录、倒车影像、泊车环视逐步延伸到智能座舱内行为识别和ADAS辅助驾驶，应用场景日渐丰富。其中，前视车载镜头（前视镜头）是高级驾驶员辅助系统中的重要组成部分，驾驶员可通过前视车载镜头发现车前面的障碍物，避免驾驶事故的发生。但现有的前视镜头及其产品（https://b2b.baidu.com/land?id=48d39f4e89bb5e69d868423619efb9ed10、https://www.autofreetech.com/product_2.html）分辨率较低，无法清晰分辨远距离，不能使驾驶辅助系统准确地对前方远距离物体信息进行判断进而做出及时的预警或规避，存在安全隐患，容易误导。如 CN202011208455.4公开的一种车载前视镜头的分辨率仅2MP，清晰度低。因此，提供一种分辨率高、畸变小的前视镜头己成为当务之亟。
发明内容
为了克服现有前视镜头的分辨率低、清晰度低的缺点，本发明提供一种前视镜头，通过特别设计形状、空气间隔、焦距的七片透镜与光阑的配合，具有分辨率高、畸变小的优点。
本发明的技术方案如下：
一种前视镜头，包括由像方至物方方向依次间隔设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜；
所述第一透镜为弯月透镜，所述第二透镜为弯月透镜，所述第三透镜为弯月透镜，所述第四透镜为双凸透镜，所述第五透镜为弯月透镜，所述第六透镜为双凸透镜,所述第七透镜为双凹透镜；第二透镜和第三透镜组成密接的双胶合透镜，第四透镜和第五透镜组成密接的双胶合透镜；
所述第一透镜和第二透镜之间的空气间隔为3-5mm，所述第三透镜和光阑之间的空气间隔为0.1-0.5mm，所述光阑和第四透镜之间的空气间隙为0.1-2mm,第五透镜和第六透镜之间的空气间隔为0-0.5mm，所述第六透镜和第七透镜之间的空气间隔为0.8-2mm；
所述前视镜头的焦距为15.3mm。
本申请的前视镜头通过特别设计形状、空气间隔、焦距的七片透镜与光阑的配合，具有分辨率高、畸变小的优点。所述前视镜头的光学总长小于34mm，匹配1/1.7芯片，水平视场为30°，分辨率可达到8MP（ CN202011208455.4公开的一种车载前视镜头的分辨率仅2MP），MTF70%视场在240lp/mm处＞0.3，在120lp/mm处＞0.6，畸变＜2%，相对照度＞70% ，量产良率可达到80%一次良率，-40~105℃及常温均清晰成像，可在极端条件下清晰成像，具备量产高良率；景深优良，有利于分辨500M开外的目标，便于进行信息判断。
所述第一透镜的焦距fA为：-1100mm＜fA＜-600mm，
所述第二透镜的焦距fB为：-14mm＜fB＜-10mm，
所述第三透镜的焦距fC为：10mm＜fC＜20mm，
所述第四透镜的焦距fD为：10mm＜fD＜20mm，
所述第五透镜的焦距fE为：-40mm＜fE＜-20mm，
所述第六透镜的焦距fF为：10mm＜fF＜20mm，
所述第七透镜的焦距fG为：-20mm＜fG＜-18mm。
优选的各镜片焦距分配均匀，没有特别小的焦距，敏感性好，有利于量产。
所述第一透镜为模压玻璃非球面镜片，1.6<nA<1.9，41≤Vd≤53；所述第七透镜为模压玻璃非球面镜片，1.65<nG<1.7，28≤Vd≤31。
焦距越大，对镜片的加工要求低，优选的第一透镜有利于保证非球面的量产高良率，优选的第七透镜有利于照度的提升且对MTF影响小。
第二透镜为玻璃材料：1.7<nB<1.9，23≤Vd≤28；
第三透镜为玻璃材料：1.9<nC<2.0，29≤Vd≤31；
第四透镜为低色散玻璃材料：1.5<nD<1.6，68≤Vd≤75；
第五透镜为玻璃材料：1.5<nE<1.7，31≤Vd≤49；
第六透镜为低色散玻璃材料：1.5<nF<1.6，69≤Vd≤75。
优选的第四透镜、第六透镜采用低色散玻璃，有利于色差校正与高低温校正。
与现有技术相比，本发明申请具有以下优点：
1)本申请的前视镜头通过特别设计形状、空气间隔、焦距的七片透镜与光阑的配合，具有分辨率高、畸变小的优点；
2)优选的各镜片焦距分配均匀，没有特别小的焦距，敏感性好，有利于量产；
3）优选的第一透镜有利于保证非球面的量产高良率，优选的第七透镜有利于照度的提升且对MTF影响小；
4）优选的第四透镜、第六透镜采用低色散玻璃，有利于色差校正与高低温校正。
附图说明
图1是本发明所述的前视镜头的光学结构示意图；
图2是本发明所述的前视镜头实施例一的场曲图；
图3是本发明所述的前视镜头实施例一的照度图；
图4是本发明所述的前视镜头实施例一的常温MTF图；
图5是本发明所述的前视镜头实施例一的-40℃MTF图；
图6是本发明所述的前视镜头实施例一的105℃MTF图；
图7是本发明所述的前视镜头实施例二的场曲图；
图8是本发明所述的前视镜头实施例二的照度图；
图9是本发明所述的前视镜头实施例二的常温MTF图；
图10是本发明所述的前视镜头实施例二的-40℃MTF图；
图11是本发明所述的前视镜头实施例二的105℃MTF图；
图12是本发明所述的前视镜头实施例三的场曲图；
图13是本发明所述的前视镜头实施例三的照度图；
图14是本发明所述的前视镜头实施例三的常温MTF图；
图15是本发明所述的前视镜头实施例三的-40℃MTF图；
图16是本发明所述的前视镜头实施例三的105℃MTF图。
标号说明：
第一透镜1，第二透镜2，第三透镜3，第四透镜4，第五透镜5，第六透镜6，第七透镜7，保护窗片8，光阑9。
具体实施方式
下面结合说明书附图1-16对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
如图1-6所示，本发明所述的一种前视镜头，包括由像方至物方方向依次间隔设置的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、光阑9、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6和第七透镜7；
所述第一透镜1为弯月透镜，所述第二透镜2为弯月透镜，所述第三透镜3为弯月透镜，所述第四透镜4为双凸透镜，所述第五透镜5为弯月透镜，所述第六透镜6为双凸透镜,所述第七透镜7为双凹透镜；第二透镜2和第三透镜3组成密接的双胶合透镜，第四透镜4和第五透镜5组成密接的双胶合透镜；
所述第一透镜1和第二透镜2之间的空气间隔为3.62mm，所述第三透镜3和光阑9之间的空气间隔为0.4mm，所述光阑9和第四透镜4之间的空气间隙为1.7mm,第五透镜5和第六透镜6之间的空气间隔为0.1mm，所述第六透镜6和第七透镜7之间的空气间隔为0.8mm；
所述前视镜头的光学总长为33.7mm，焦距为15.3mm。
所述第一透镜1的焦距fA为-703mm，
所述第二透镜2的焦距fB为：-12.1mm，
所述第三透镜3的焦距fC为：14.9mm，
所述第四透镜4的焦距fD为：14.8mm，
所述第五透镜5的焦距fE为：-35.6mm，
所述第六透镜6的焦距fF为：19.3mm，
所述第七透镜7的焦距fG为：-19.6mm。
所述第一透镜1为模压玻璃非球面镜片；所述第七透镜7为模压玻璃非球面镜片。
第二透镜2为玻璃材料；
第三透镜3为玻璃材料；
第四透镜4为低色散玻璃材料；
第五透镜5为玻璃材料；
第六透镜6为低色散玻璃材料。
第一透镜1中心厚度为：3.05mm；
第二透镜2中心厚度为：1.3mm；
第三透镜3中心厚度为：2.7mm；
第四透镜4中心厚度为：3.1mm；
第五透镜5中心厚度为：1.3mm；
第六透镜6中心厚度为：5mm；
第七透镜7中心厚度为：2.959mm。
所述前视镜头还包括设在第七透镜7与物方之间的保护窗片8。
表1 实施例1由像方至物方方向各镜片参数
| 表面序号 | 表面类型 | R值 | 折射率 | 阿贝系数 |
| S1 | 非球面 | 8.976 | 1.81 | 41 |
| S2 | 非球面 | 7.491 | ||
| S3 | 球面 | -8.25 | 1.85 | 23 |
| S4 | 球面 | -43.4 | 2.0 | 29 |
| S5 | 球面 | -11.5 | ||
| S6 | 光阑 | infinity | ||
| S7 | 球面 | 19.6 | 1.59 | 68 |
| S8 | 球面 | -15 | 1.69 | 31 |
| S9 | 球面 | -39 | ||
| S10 | 球面 | 11.7 | 1.59 | 69 |
| S11 | 球面 | -500 | ||
| S12 | 非球面 | -53.157 | 1.68 | 31 |
| S13 | 非球面 | 18.537 | ||
| S14 | 平板 | infinity | 1.5 | 64 |
| S15 | 物面 | infinity |
表中表面序号沿光线入射方向设置；
其中，各非球面均符合如下偶次非球面公式：
公式中，r为垂直光轴方向的口径，z为非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距非球面顶点的距离矢高，c表示表面的顶点曲率（即曲率半径的倒数），k为圆锥系数，ɑ为高次非球面系数，其取值参考非球面系数表，i是非球面阶数，αi是各高次项的系数，2i是非球面的高次方。
非球面系数如下：
表2 非球面系数
| 表面序号 | S1 | S2 | S12 | S13 |
| K | -1.2088978 | -1.0683524 | 99 | -100 |
| α4 | 1.6096E-04 | 2.7655E-04 | 5.5246E-04 | 2.8199E-03 |
| α6 | 1.7215E-06 | 4.2337E-06 | -7.3078E-06 | -2.2116E-04 |
| α8 | -1.2482E-07 | -4.2402E-07 | 5.2623E-07 | 2.3509E-05 |
| α10 | 6.8702E-09 | 3.9728E-08 | -4.3058E-08 | -1.7519E-06 |
| α12 | -1.7441E-10 | -1.6938E-09 | 2.4639E-09 | 8.2143E-08 |
| α14 | 1.8029E-12 | 3.0448E-11 | -7.3994E-11 | -2.0801E-09 |
从图2可看出该前视镜头畸变＜︱2%︱，从图3可看出相对照度＞70%，从图4可看出MTF70%视场在240lp/mm处为0.44，在120lp/mm处为0.63；从图5和图6可看到高温与低温表现优良从图2可看出该前视镜头畸变＜︱2%︱，从图3可看出相对照度＞70%，从图4可看出MTF70%视场在240lp/mm处为0.44，在120lp/mm处为0.63；从图5和图6可看到高温与低温表现优良。
实施例2
如图1、7-11所示，本发明所述的一种前视镜头，包括由像方至物方方向依次间隔设置的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、光阑9、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6和第七透镜7；
所述第一透镜1为弯月透镜，所述第二透镜2为弯月透镜，所述第三透镜3为弯月透镜，所述第四透镜4为双凸透镜，所述第五透镜5为弯月透镜，所述第六透镜6为双凸透镜,所述第七透镜7为双凹透镜；第二透镜2和第三透镜3组成密接的双胶合透镜，第四透镜4和第五透镜5组成密接的双胶合透镜；
所述第一透镜1和第二透镜2之间的空气间隔为3.77mm，所述第三透镜3和光阑9之间的空气间隔为0.1mm，所述光阑9和第四透镜4之间的空气间隙为0.1mm,第五透镜5和第六透镜6之间的空气间隔为0.1mm，所述第六透镜6和第七透镜7之间的空气间隔为1.5mm；
所述前视镜头的光学总长为34mm，焦距为15.3mm。
所述第一透镜1的焦距fA为-613mm，
所述第二透镜2的焦距fB为：-10.8mm，
所述第三透镜3的焦距fC为：18.8mm，
所述第四透镜4的焦距fD为：11.7mm，
所述第五透镜5的焦距fE为：-23.6mm，
所述第六透镜6的焦距fF为：14.7mm，
所述第七透镜7的焦距fG为：-19.8mm。
所述第一透镜1为模压玻璃非球面镜片；所述第七透镜7为模压玻璃非球面镜片。
所述第一透镜1为模压玻璃非球面镜片；所述第七透镜7为模压玻璃非球面镜片。
第二透镜2为玻璃材料；
第三透镜3为玻璃材料；
第四透镜4为低色散玻璃材料；
第五透镜5为玻璃材料；
第六透镜6为低色散玻璃材料。
第一透镜1中心厚度为：4.11mm；
第二透镜2中心厚度为：1.3mm；
第三透镜3中心厚度为：2.2mm；
第四透镜4中心厚度为：3.76mm；
第五透镜5中心厚度为：1.3mm；
第六透镜6中心厚度为：5mm；
第七透镜7中心厚度为：2.81mm。
所述前视镜头还包括设在第七透镜7与物方之间的保护窗片8。
表3 实施例1由像方至物方方向各镜片参数
| 表面序号 | 表面类型 | R值 | 折射率 | 阿贝系数 |
| S1 | 非球面 | 11.042 | 1.81 | 41 |
| S2 | 非球面 | 9.248 | ||
| S3 | 球面 | -7.5 | 1.76 | 27.5 |
| S4 | 球面 | -90.1 | 1.9 | 31 |
| S5 | 球面 | -14.57 | ||
| S6 | 光阑 | infinity | ||
| S7 | 球面 | 88.5 | 1.59 | 68 |
| S8 | 球面 | -7.45 | 1.5 | 49 |
| S9 | 球面 | -19.2 | ||
| S10 | 球面 | 8.89 | 1.59 | 69 |
| S11 | 球面 | -400 | ||
| S12 | 非球面 | -55.49 | 1.69 | 31 |
| S13 | 非球面 | 18.537 | ||
| S14 | 平板 | infinity | 1.5 | 64 |
| S15 | 物面 | infinity |
表中表面序号沿光线入射方向设置；
其中，各非球面均符合如下偶次非球面公式：
公式中，r为垂直光轴方向的口径，z为非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距非球面顶点的距离矢高，c表示表面的顶点曲率（即曲率半径的倒数），k为圆锥系数，ɑ为高次非球面系数取值参考非球面系数表。
非球面系数如下：
表4 非球面系数
| 表面序号 | S1 | S2 | S12 | S13 |
| K | -2 | -1.45 | 99 | -99 |
| α4 | 1.3134E-04 | 2.3646E-04 | 1.4840E-04 | 2.6006E-03 |
| α6 | 1.7472E-06 | 4.2467E-06 | -1.1740E-07 | -2.0210E-04 |
| α8 | -8.4350E-08 | -1.442E-07 | 2.4121E-07 | 2.2081E-05 |
| α10 | 5.8197E-09 | 2.6337E-08 | -3.683E-08 | -1.659-E06 |
| α12 | -1.7370E-10 | -1.2440E-09 | 2.5538E-09 | 8.1073E-08 |
| α14 | 2.7853E-12 | 3.1116E-11 | -8.166E-11 | -2.225E-09 |
从图7可看出该前视镜头畸变＜︱1%︱，从图8可看出相对照度为70%，从图9可看出MTF70%视场在240lp/mm处为0.38，在120lp/mm处为0.61；从图10和图11可看到高温与低温表现优良。
实施例3
如图1、12-16所示，本发明所述的一种前视镜头，包括由像方至物方方向依次间隔设置的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、光阑9、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6和第七透镜7；
所述第一透镜1为弯月透镜，所述第二透镜2为弯月透镜，所述第三透镜3为弯月透镜，所述第四透镜4为双凸透镜，所述第五透镜5为弯月透镜，所述第六透镜6为双凸透镜,所述第七透镜7为双凹透镜；第二透镜2和第三透镜3组成密接的双胶合透镜，第四透镜4和第五透镜5组成密接的双胶合透镜；
所述第一透镜1和第二透镜2之间的空气间隔为4.39mm，所述第三透镜3和光阑9之间的空气间隔为0.1mm，所述光阑9和第四透镜4之间的空气间隙为0.1mm,第五透镜5和第六透镜6之间的空气间隔为0.4mm，所述第六透镜6和第七透镜7之间的空气间隔为1.9mm；
所述前视镜头的光学总长为33.9mm，焦距为15.3mm。
所述第一透镜1的焦距fA为-1093mm，
所述第二透镜2的焦距fB为：-11mm，
所述第三透镜3的焦距fC为：19.3mm，
所述第四透镜4的焦距fD为：13.5mm，
所述第五透镜5的焦距fE为：-30.7mm，
所述第六透镜6的焦距fF为：15.5mm，
所述第七透镜7的焦距fG为：-19.9mm。
所述第一透镜1为模压玻璃非球面镜片；所述第七透镜7为模压玻璃非球面镜片。
第二透镜2为玻璃材料；
第三透镜3为玻璃材料；
第四透镜4为低色散玻璃材料；
第五透镜5为玻璃材料；
第六透镜6为低色散玻璃材料。
第一透镜1中心厚度为：3.45mm；
第二透镜2中心厚度为：1.3mm；
第三透镜3中心厚度为：2.2mm；
第四透镜4中心厚度为：3.7mm；
第五透镜5中心厚度为：1.3mm；
第六透镜6中心厚度为：5mm；
第七透镜7中心厚度为：2.63mm。
所述前视镜头还包括设在第七透镜7与物方之间的保护窗片8。
表5 实施例1由像方至物方方向各镜片参数
| 表面序号 | 表面类型 | R值 | 折射率 | 阿贝系数 |
| S1 | 非球面 | 9.4 | 1.69 | 53 |
| S2 | 非球面 | 7.885 | ||
| S3 | 球面 | -7.1 | 1.73 | 28 |
| S4 | 球面 | -50.4 | 1.9 | 31 |
| S5 | 球面 | -13.3 | ||
| S6 | 光阑 | infinity | ||
| S7 | 球面 | 132.1 | 1.55 | 75 |
| S8 | 球面 | -7.8 | 1.54 | 47 |
| S9 | 球面 | -15.6 | ||
| S10 | 球面 | 8.7 | 1.55 | 75 |
| S11 | 球面 | -400 | ||
| S12 | 非球面 | -56.71644 | 1.69 | 31 |
| S13 | 非球面 | 18.58258 | ||
| S14 | 平板 | infinity | 1.5 | 64 |
| S15 | 物面 | infinity |
表中表面序号沿光线入射方向设置；
其中，各非球面均符合如下偶次非球面公式：
公式中，r为垂直光轴方向的口径，z为非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距非球面顶点的距离矢高，c表示表面的顶点曲率（即曲率半径的倒数），k为圆锥系数，ɑ为高次非球面系数取值参考非球面系数表。
非球面系数如下：
表6 非球面系数
| 表面序号 | S1 | S2 | S12 | S13 |
| K | -2 | -1.45 | 99 | -99 |
| α4 | 1.3134E-04 | 2.3646E-04 | 1.4840E-04 | 2.6006E-03 |
| α6 | 1.7472E-06 | 4.2467E-06 | -1.1740E-07 | -2.0210E-04 |
| α8 | -8.4350E-08 | -1.442E-07 | 2.4121E-07 | 2.2081E-05 |
| α10 | 5.8197E-09 | 2.6337E-08 | -3.683E-08 | -1.659-E06 |
| α12 | -1.7370E-10 | -1.2440E-09 | 2.5538E-09 | 8.1073E-08 |
| α14 | 2.7853E-12 | 3.1116E-11 | -8.166E-11 | -2.225E-09 |
从图12可看出该前视镜头畸变＜︱1%︱，从图13可看出相对照度为72%，从图14可看出
从图12可看出该前视镜头畸变＜︱1%︱，从图13可看出相对照度为72%，从图14可看出MTF70%视场在240lp/mm处为0.36，在120lp/mm处为0.61；从图15和图16可看到高温与低温表现优良。
本发明所述的前视镜头并不只仅仅局限于上述实施例，凡是依据本发明原理的任何改进或替换，均应在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种前视镜头，其特征在于：包括由像方至物方方向依次间隔设置的第一透镜（1）、第二透镜（2）、第三透镜（3）、光阑（9）、第四透镜（4）、第五透镜（5）、第六透镜（6）和第七透镜（7）；
所述第一透镜（1）为弯月透镜，所述第二透镜（2）为弯月透镜，所述第三透镜（3）为弯月透镜，所述第四透镜（4）为双凸透镜，所述第五透镜（5）为弯月透镜，所述第六透镜（6）为双凸透镜,所述第七透镜（7）为双凹透镜；第二透镜（2）和第三透镜（3）组成密接的双胶合透镜，第四透镜（4）和第五透镜（5）组成密接的双胶合透镜；
所述第一透镜（1）和第二透镜（2）之间的空气间隔为3-5mm，所述第三透镜（3）和光阑（9）之间的空气间隔为0.1-0.5mm，所述光阑（9）和第四透镜（4）之间的空气间隙为0.1-2mm,第五透镜（5）和第六透镜（6）之间的空气间隔为0-0.5mm，所述第六透镜（6）和第七透镜（7）之间的空气间隔为0.8-2mm；
所述前视镜头的焦距为15.3mm。
2.根据权利要求1所述的前视镜头，其特征在于：
所述第一透镜（1）的焦距fA为：-1100mm＜fA＜-600mm，
所述第二透镜（2）的焦距fB为：-14mm＜fB＜-10mm，
所述第三透镜（3）的焦距fC为：10mm＜fC＜20mm，
所述第四透镜（4）的焦距fD为：10mm＜fD＜20mm，
所述第五透镜（5）的焦距fE为：-40mm＜fE＜-20mm，
所述第六透镜（6）的焦距fF为：10mm＜fF＜20mm，
所述第七透镜（7）的焦距fG为：-20mm＜fG＜-18mm。
3.根据权利要求1所述的前视镜头，其特征在于：所述第一透镜（1）为模压玻璃非球面镜片，1.6<nA<1.9，41≤Vd≤53；所述第七透镜（7）为模压玻璃非球面镜片，1.65<nG<1.7，28≤Vd≤31，其中n为折射率，Vd为阿贝系数。
4.根据权利要求1所述的前视镜头，其特征在于：
第二透镜（2）为玻璃材料：1.7<nB<1.9，23≤Vd≤28；
第三透镜（3）为玻璃材料：1.9<nC<2.0，29≤Vd≤31；
第四透镜（4）为低色散玻璃材料：1.5<nD<1.6，68≤Vd≤75；
第五透镜（5）为玻璃材料：1.5<nE<1.7，31≤Vd≤49；
第六透镜（6）为低色散玻璃材料：1.5<nF<1.6，69≤Vd≤75；
其中，nB为第二透镜（2）的折射率，nC为第三透镜（3）的折射率，nD为第四透镜（4）的折射率，nE为第五透镜（5）的折射率，nF为第六透镜（6）的折射率，Vd为阿贝系数。
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