CN209821483U - 一种超广角高清行车记录仪用光学镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超广角高清行车记录仪用光学镜头，包括光阑、滤光片，还包括同轴设置于物面与像面之间的第一透镜组和第二透镜组；光阑设置于第一透镜组与第二透镜组之间；滤光片设置于第二透镜组与像面之间；第一透镜组和第二透镜组均包裹在镜筒内；第一透镜组包括第一透镜；第一透镜为具有负光焦度且凸面朝向物面的弯月透镜；第二透镜组自物面至像面依次包括第二透镜、第三透镜以及第四透镜；第二透镜为有正光焦度的双凸透镜；第三透镜为具有正光焦度的双凸透镜。本实用新型采用4个透镜相互组合，具有低成本、大光圈、超广角、高像素等良好光学性能，应用于行车记录仪等成像设备中时，可拍摄出高清画面。

Description

一种超广角高清行车记录仪用光学镜头

技术领域

本实用新型涉及一种光学镜头，尤其涉及一种超广角高清行车记录仪用光学镜头。

背景技术

光学镜头是机器视觉系统中必不可少的部件，直接影响成像质量的优劣，影响算法的实现和效果。从视场大小分有广角、标准，远摄镜头，广角镜头中，视角范围特别广的镜头(80—110度)被称为超广角镜头。将这种镜头应用于行车记录仪中时，由于行车记录仪需要拍摄车头或车尾的状态，是否发生剐蹭、碰撞等事故，并且还要将剐蹭车辆的车牌号进行拍摄，因此对行车记录仪的视角、清晰度有着较高的要求。

实用新型内容

为了解决上述技术所存在的不足之处，本实用新型提供了一种超广角高清行车记录仪用光学镜头。

为了解决以上技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种超广角高清行车记录仪用光学镜头，包括光阑、滤光片，还包括同轴设置于物面与像面之间的第一透镜组和第二透镜组；光阑设置于第一透镜组与第二透镜组之间；滤光片设置于第二透镜组与像面之间；第一透镜组和第二透镜组均包裹在镜筒内；

第一透镜组包括第一透镜；第一透镜为具有负光焦度且凸面朝向物面的弯月透镜；

第二透镜组自物面至像面依次包括第二透镜、第三透镜以及第四透镜；第二透镜为有正光焦度的双凸透镜；第三透镜为具有正光焦度的双凸透镜；第四透镜为具有负光焦度且凹面朝向物面的凹凸透镜；

第一透镜与第二透镜之间设置有一号间隔环；光阑固定于一号间隔环上；第二透镜与第三透镜之间设置有二号间隔环；第四透镜与滤光片之间设置有三号间隔环；

镜筒与第一透镜通过压环相互固定。

进一步地，第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四透镜均为玻璃球面镜片。

进一步地，第一透镜的折射率Nd为1.4<Nd<1.6，色散率Vd为62<Vd<66；

第二透镜的折射率Nd为1.4<Nd<1.6，色散率Vd为60<Vd<63；

第三透镜的折射率Nd为1.6<Nd<1.8，色散率Vd为52<Vd<55；

第四透镜的折射率Nd为1.7<Nd<1.9，色散率Vd为22<Vd<25。

进一步地，第一透镜的曲面半径分别为35和2.82；

第二透镜的曲面半径分别为13.95和-6.9；

第三透镜的曲面半径分别为7.95和-4；

第四透镜的曲面半径分别为-3.9和-40。

本实用新型采用4个透镜相互组合，具有低成本、大光圈、超广角、高像素等良好光学性能，应用于行车记录仪等成像设备中时，可拍摄出高清画面。

附图说明

图1为本实用新型的系统组成结构图。

图2为光线从实施例一进入的路径图。

图3为实施例一中在0.1至0.4视场的MTF解像曲线图。

图4为实施例一中在0.5至0.9视场的MTF解像曲线图。

图5为实施例一中在1视场的MTF解像曲线图。

图6为实施例一的场曲曲线图。

图7为实施例一的畸变曲线图。

图8为实施例一的点列图。

图中：1、压环；2、第一透镜；3、镜筒；4、一号间隔环；5、第二透镜；6、二号间隔环；7、第三透镜；8、第四透镜；9、三号间隔环；10、滤光片；11、像面；12、光阑；13、物面。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1所示的一种超广角高清行车记录仪用光学镜头，包括光阑12、滤光片10，还包括同轴设置于物面13与像面11之间的第一透镜组和第二透镜组；第一透镜组包括第一透镜2；第二透镜组自物面至像面依次包括第二透镜5、第三透镜7以及第四透镜8；4片玻璃球面镜片，具有3.1毫米的焦距，可实现CCD尺寸到达1/3英寸，具有较好的像差特性，成像质量好，还可以极大程度上降低加工难度和生产成本，4个透镜相互配合可以实现对角拍照最大角度120度。

其中，第一透镜2为具有负光焦度且凸面朝向物面的弯月透镜，可最大限度广角接收外界光线，并修正部分相差。第二透镜5为有正光焦度的双凸透镜；第三透镜7为具有正光焦度的双凸透镜；第四透镜8为具有负光焦度且凹面朝向物面的凹凸透镜。第二透镜和第三透镜均为正光焦度的透镜，可将穿过第一透镜的光线在第二透镜中扩散，并汇聚到第三透镜上；第三透镜同样的原理将光线分散再汇聚到第四透镜上，第四透镜为凹凸透镜且凹面朝向物面，即凸面朝向滤光片，就可以使光线在滤光片上汇聚成点，降低光学畸变，从而使成像清晰。

光阑12设置于第一透镜组与第二透镜组之间，以限制经过第一透镜组进入第二透镜组的光通量。滤光片10设置于第二透镜组与像面11之间，滤光片可以过滤掉设计波段外的噪声光，使成像效果最佳。第一透镜组和第二透镜组均包裹在镜筒3内；镜筒为透镜提供支撑和保护作用，并且，镜筒3与第一透镜通过压环1相互固定，压环保证透镜组封闭、固定在镜筒中。

第一透镜与第二透镜之间设置有一号间隔环4；光阑12固定于一号间隔环上；第二透镜5与第三透镜7之间设置有二号间隔环6；第四透镜8与滤光片10之间设置有三号间隔环9；间隔环为相邻的两个透镜提供距离支撑，使相邻透镜之间具有间距，配合透镜的折射率和色散率实现成像清晰的目的。

第一透镜为物侧表面为凸面、像侧表面为凹面的弯月状透镜，其两侧的曲面半径分别为35和2.82，折射率为1.4<Nd<1.6，色散率Vd为62<Vd<66；用以增加广角镜头的视场角。

第二透镜为双凸透镜，其两侧的曲面半径分别为13.95和-6.9，折射率Nd为1.4<Nd<1.6，色散率Vd为60<Vd<63；用以接收第一透镜的光线并初次分散再汇聚到第三透镜上。

第三透镜也为双凸透镜，其两侧的曲面半径分别为7.95和-4，折射率Nd为1.6<Nd<1.8，色散率Vd为52<Vd<55；用以校正第二透镜的光线所产生的像差，并进一步汇聚至第四透镜上。

第四透镜的物侧表面为凹面、像侧表面为凸面，其两侧的曲面半径分别为-3.9和-40，折射率Nd为1.7<Nd<1.9，色散率Vd为22<Vd<25，第四透镜可以将光线穿过滤光片并在像面上汇聚成点，使光线具有最小色差，同时减小球差。

光线经过4个折射率不同、曲面半径不同的透镜，可在降低成本的前提下保证成像的清晰度，清晰度达到2百万像素。

下面通过一项具体实施例对本实用新型的光学性能作进一步详细的说明。

本实施例中，超广角高清行车记录仪用光学镜头的具体光学参数见表1：

表1

本实施例中具体展示了组成本实用新型的4个透镜及光阑、滤光片的表面类型、曲面半径、透镜厚度及玻璃材质等参数。

图2展示了光线从本实施例中进入的路径图，下面通过具体实验对本实用新型的光学性能进行验证。

(1)本实施例在不同视场(FIELD)的MTF(Modulation Transfer Function，调制传递函数)解像曲线分别如图3、图4、图5所示，图3表示在0.1至0.4视场的MTF解像曲线图；图4表示在0.5至0.9视场的MTF解像曲线图；图5表示在1.0视场的MTF解像曲线图。

其中，横坐标：SPATIAL FREQUENCY IN CYCLES PER MILLIMETER表示线对/每毫米lp/mm)的空间频率，纵坐标表示MTF值。曲线越高，表示成像质量越好。纵坐标：MODULUS OFTHE OTF中OTF全称为：optical transfer function，指光学传递函数。在这里纵坐标即为：光学调制传递函数，也就是我们所说的MTF。本实施例在100lp/mm的空间频率内展现了较好的对比度，可以表明本实施例的综合解像水平较高。

2)本实施例的场曲和畸变的曲线图分别由图6和图7表示。

两个曲线图的纵坐标都是归一化视场，图6横坐标FIELD CURVATURE为场曲，单位为毫米。图7横坐标DISTORTION PERCENT为百分畸变。T和S分别表示子午和弧矢量，T和S之间的距离表示像散的大小，纵坐标为视场，细光束场曲反映了不同视场点的细光束像点离开像面的位置变化，初级细光束场曲跟视场的平方成正比，其对成像的影响，是使一平面物体成一弯曲像面。细光束像散反映了子午和弧矢细光束像点(或子午与弧矢弯曲像面)的不重合而分开的轴向距离。图中可以看出，本实施例的像散程度较轻，基本上可控制在0.10以内，可在一定程度上反应本实施例具有较低的光学畸变水平。表明本实施例在作为光学镜头使用时，光学畸变-48.21％，具有较低的光学畸变，其光学性能较佳。

(3)本实施例在不同视场(FIELD)的光学系统点列图(SPOT DIAGRAM)如图8所示。

其中，RMS RADIUS表示均方根半径，GEO RADIUS表示几何半径，比例尺(SCALEBAR)为100，以主光线(CHIEF RAY)为参照物(REFERENCE)。其中，均方根半径和几何半径的数值越小，其成像质量越好。如图所示，各视场下的成像点几乎都汇聚成了一个理想的点，表明本实施例具有良好的成像性能。

本实用新型相比现有技术具有的优势为：

本实用新型4片球面玻璃镜片，焦距3.1mm，可以实现至CCD尺寸为1/3英寸，对角拍照最大角度120度；影像畸变低，图像失真较轻，在保证较大视场角的情况下还可以有效保证拍摄图像的分辨率以及清晰度；4个镜片，成本更低，成像清晰度高，能达到2百万像素。

上述实施方式并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种超广角高清行车记录仪用光学镜头，包括光阑(12)、滤光片(10)，其特征在于：还包括同轴设置于物面(13)与像面(11)之间的第一透镜组和第二透镜组；所述光阑(12)设置于第一透镜组与第二透镜组之间；所述滤光片(10)设置于第二透镜组与像面(11)之间；所述第一透镜组和第二透镜组均包裹在镜筒(3)内；

所述第一透镜组包括第一透镜(2)；所述第一透镜(2)为具有负光焦度且凸面朝向物面的弯月透镜；

所述第二透镜组自物面至像面依次包括第二透镜(5)、第三透镜(7)以及第四透镜(8)；所述第二透镜(5)为有正光焦度的双凸透镜；所述第三透镜(7)为具有正光焦度的双凸透镜；所述第四透镜(8)为具有负光焦度且凹面朝向物面的凹凸透镜；

所述第一透镜与第二透镜之间设置有一号间隔环(4)；所述光阑(12)固定于一号间隔环上；所述第二透镜(5)与第三透镜(7)之间设置有二号间隔环(6)；所述第四透镜(8)与滤光片(10)之间设置有三号间隔环(9)；

所述镜筒(3)与第一透镜通过压环(1)相互固定。

2.根据权利要求1所述的超广角高清行车记录仪用光学镜头，其特征在于：所述第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四透镜均为玻璃球面镜片。

3.根据权利要求1所述的超广角高清行车记录仪用光学镜头，其特征在于：所述第一透镜(2)的折射率Nd为1.4<Nd<1.6，色散率Vd为62<Vd<66；

所述第二透镜(5)的折射率Nd为1.4<Nd<1.6，色散率Vd为60<Vd<63；

所述第三透镜(7)的折射率Nd为1.6<Nd<1.8，色散率Vd为52<Vd<55；

所述第四透镜(8)的折射率Nd为1.7<Nd<1.9，色散率Vd为22<Vd<25。

4.根据权利要求1或3所述的超广角高清行车记录仪用光学镜头，其特征在于：所述第一透镜的曲面半径分别为35和2.82；

所述第二透镜的曲面半径分别为13.95和-6.9；

所述第三透镜的曲面半径分别为7.95和-4；

所述第四透镜的曲面半径分别为-3.9和-40。