CN212873049U - 一种汽车前视光学镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种汽车前视光学镜头，其具有高解像力，可用于车载前视监控，同时具有较强的环境稳定性，以满足更高的汽车传感需求，还具有还具备相对小型化、低成本的优势，第一透镜具有负光焦度，其物侧面为凹面、凸面中的任意一种，像侧面为凹面；第二透镜具有正光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；第三透镜具有正光焦度、负光焦度中的任意一种，其物侧面为凸面；第四透镜具有正光焦度、负光焦度中的任意一种，其物侧面为凸面、凹面中的任意一种，像侧面为凸面、凹面中的任意一种；第五透镜具有正光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；第六透镜具有正光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面。

Description

一种汽车前视光学镜头

技术领域

本实用新型涉及光学镜头技术领域，适用于汽车前视系统及自动驾驶领域，具体为一种汽车前视光学镜头。

背景技术

当前，许多汽车都有自动驾驶辅助系统，可以实现驾驶辅助的功能。通过设置摄像头采集车内外环境数据，实现目标的识别、检测和跟踪，从而驾驶员能尽快发现危险，有效地提高驾驶的舒适性和安全性。目前，主流国家都采取了相应的措施，促进了汽车推进技术的发展，极大地推动了汽车工业和汽车辅助系统关键部件的发展。

随着汽车智能安全驾驶的不断发展，对使用的成像镜头的要求不断提高。在保持镜头高解像力的要求下，对于镜头的环境稳定性要求越来越高，尤其涉及到驾驶员的主动安全的前视镜头，更是希望可以最大程度地降低环境对镜头成像效果的影响，以确保驾驶。

现今市面上的前视镜头大多为全玻璃设计，总长较长，不利于小型化；另外车内工作环境复杂，需要镜头能在较大温度范围内保证成像质量。

鉴于现有的应用范围，本实用新型旨在提供一种汽车前视光学镜头以解决上述问题。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种汽车前视光学镜头，其具有高解像力，可用于车载前视监控，同时具有较强的环境稳定性，以满足更高的汽车传感需求，还具有相对小型化、低成本的优势。

其技术方案是这样的：一种汽车前视光学镜头，沿着光轴由物侧至像侧依次包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜，其特征在于：

所述第一透镜具有负光焦度，其物侧面为凹面、凸面中的任意一种，像侧面为凹面；

所述第二透镜具有正光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；

所述第三透镜具有正光焦度、负光焦度中的任意一种，其物侧面为凸面；

所述第四透镜具有正光焦度、负光焦度中的任意一种，其物侧面为凸面、凹面中的任意一种，像侧面为凸面、凹面中的任意一种；

所述第五透镜具有正光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；

所述第六透镜具有正光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；

汽车前视光学镜头满足如下关系：

1.0＜|f1/f|＜4.0，1.0＜|f2/f|＜3.0，0.5＜|f3/f|＜2.5，0.5＜|f4/f|＜2.5，

0.5＜|f5/f|＜2.5，|f6/f|＞5.0，其中，f1，f2，f3，f4，f5，f6依次为第一透镜至第六透镜的焦距值，f为所述汽车前视光学镜头的整组焦距值。

进一步的，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜均为玻璃透镜，所述第一透镜、第六透镜中的任意一个为玻璃非球面透镜。

进一步的，还包括光阑，所述光阑位于任意相邻的两个透镜之间；

进一步的，还包括滤光片、保护玻璃，所述滤光片设置于所述第六透镜的像面侧，所述保护玻璃设置于所述滤光片的像面侧。

进一步的，所述第三透镜和所述第四透镜相互胶合形成一组胶合透镜。

进一步的，所述第三透镜和所述第四透镜为分离式透镜。

进一步的，在所述第一透镜至所述第六透镜中，任意相邻的两个透镜之间均具有空气间隔。

进一步的，所述汽车前视光学镜头至少有两个相邻透镜的阿贝数V1和V2的差值满足：|V1-V2|≥40，其中V1表示其中一个透镜的阿贝数，V2表示另一个相邻的透镜的阿贝数。进一步的，所述汽车前视光学镜头满足条件：BFL/TTL＜0.3，

其中，BFL为所述汽车前视光学镜头的最后一枚透镜像侧面中心至所述汽车前视光学镜头的成像面在所述光轴上的距离；TTL为所述第一透镜的物侧面的中心至所述汽车前视光学镜头的成像面在所述光轴上的距离。

进一步的，所述汽车前视光学镜头满足条件：d/h/FOV＜0.03，

其中，FOV为所述汽车前视光学镜头的最大视场角；d为所述汽车前视光学镜头最大视场角所对应的所述第一透镜物侧面的最大通光口径；以及h为所述汽车前视光学镜头最大视场角所对应的像高,FOV为汽车前视光学镜头的最大视场角度。

进一步的，所述汽车前视光学镜头满足条件：

TTL/h/FOV＜0.09

其中，TTL为所述第一透镜的物侧面的中心至所述汽车前视光学镜头的成像面在所述光轴上的距离，FOV为所述汽车前视光学镜头的最大视场角度；h为所述汽车前视光学镜头最大视场角所对应的像高,FOV为汽车前视光学镜头的最大视场角度。

本实用新型提供了可适用于车载安装的汽车前视光学镜头，其采用六片式光学镜头，仅采用一片玻璃非球面透镜，在实现车载镜头高解像力、强稳定的环境温度性能的同时，还具备相对小型化、低成本的优势，另外，本实用新型的汽车前视光学镜头的长焦距特性，适用于汽车前视系统及自动驾驶中的远距离的路况监测。

附图说明

图1为本发明的汽车前视光学镜头的结构组合图；

图2为实施例中的车载光学镜头在25℃时的MTF曲线图；

图3为实施例中的汽车前视光学镜头在25℃时的离焦曲线图；

图4为实施例中的汽车前视光学镜头在-40℃时的离焦曲线图；

图5为实施例中的汽车前视光学镜头在85℃时的离焦曲线图。

具体实施方式

为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。

在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了透镜的厚度、尺寸和形状。具体来讲，附图中所示的球面或非球面的形状通过示例的方式示出。即，球面或非球面的形状不限于附图中示出的球面或非球面的形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。

本实用新型的一种汽车前视光学镜头，沿着光轴由物侧至像侧依次包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜，至少包括以下特征：

第一透镜具有负光焦度，其物侧面为凹面、凸面中的任意一种，像侧面为凹面；

第二透镜具有正光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；

第三透镜具有正光焦度、负光焦度中的任意一种，其物侧面为凸面，像侧面为凸面、凹面中的任意一种；

第四透镜具有正光焦度、负光焦度中的任意一种，其物侧面为凸面、凹面中的任意一种，像侧面为凸面、凹面中的任意一种；

第五透镜具有正光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；

第六透镜具有正光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面。

以下给出具体案例：

本实用新型的一种汽车前视光学镜头，沿着光轴由物侧至像侧依次包括：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和第六透镜6，具体的：

第一透镜1具有负光焦度，其物侧面S1为凹面，像侧面S2为凹面；

第二透镜2具有正光焦度，其物侧面S3为凸面，像侧面S4为凹面；

第三透镜3具有正光焦度，其物侧面S6为凸面，像侧面为凸面；

第四透镜4具有负光焦度，其物侧面S7为凹面，像侧面S8为凹面；

第五透镜5具有正光焦度，其物侧面S9为凸面，像侧面S10为凹面；

第六透镜6具有正光焦度，其物侧面S11为凸面，像侧面S12为凹面；

汽车前视光学镜头满足如下关系：

1.0＜|f1/f|＜4.0，1.0＜|f2/f|＜3.0，0.5＜|f3/f|＜2.5，0.5＜|f4/f|＜2.5，

0.5＜|f5/f|＜2.5，|f6/f|＞5.0，其中，f1，f2，f3，f4，f5，f6依次为第一透镜至第六透镜的焦距值，f为汽车前视光学镜头的整组焦距值，通过焦距的合理分配，使得系统具有较佳的成像品质和较低的敏感性。

为了进一步优化光学镜头的性能，本实施方式的汽车前视光学镜头还包括光阑7、滤光片8、保护玻璃9，光阑7设置于第二透镜2与第三透镜3之间，滤光片8设置于第六透镜6的像面侧，滤光片8的主要作用是过滤红外波段对成像的干扰，保护玻璃9设置于滤光片8的像面侧，保护玻璃9的主要作用是用于保护影像传感器。

在本实施例中，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均为玻璃透镜，第六透镜6为玻璃非球面透镜，采用全玻璃设计，在高低温使用环境下具有更稳定的热性能，大大提高自动驾驶的安全性。因此，根据本申请上述实施方式的光学镜头能够更好地符合例如车载应用的要求。

传统设计中，采用全玻璃架构在保持相同成像性能的要求下，镜片的数量势必增加，其镜头的光学总长必定随之增加，从而与镜头小型化发展趋势相违背，然而本实用新型的汽车前视光学镜头很好的平衡了成像性能和小型化的要求，其采用六片式光学镜头，没有增加镜片的数量；

当采用玻塑混合架构时，由于塑料镜片具有较大的热膨胀系数，从而导致温度变化引起的失焦像面模糊问题，即环境稳定性相比全玻架构差。而本发明的汽车前视光学镜头则采用全玻璃设计，具有强稳定的环境温度性能，一片式玻璃非球面不仅可以缩短镜头的光学长度，同时非球面特性还具备提升成像性能的特点，在实现车载镜头高解像力、强稳定的环境温度性能的同时，还具备相对小型化、低成本的优势，避免使用大量玻璃非球面透镜使得镜头的成本过高。

在本实施例中，第三透镜3、第四透镜4相互胶合形成一组胶合透镜，可以降低系统色差；当然，在本发明的其他实施例中，第三透镜3、第四透镜4也可以为分离式透镜。

另外具体在本实施中，汽车前视光学镜头满足条件：

第一透镜1还满足以下条件：1.5＜Nd1＜1.7，60＜Vd1＜80；其中，Nd1为第一透镜的光折射率，Vd1为第一透镜的阿贝常数；

第二透镜2还满足以下条件：1.9＜Nd2＜2.0，20＜Vd2＜30；其中，Nd2为第二透镜的光折射率，Vd2为第二透镜的阿贝常数；

第三透镜3还满足以下条件：1.5＜Nd3＜1.7，60＜Vd3＜80；其中，Nd3为第三透镜的光折射率，Vd3为第三透镜的阿贝常数；

第四透镜4还满足以下条件：1.9＜Nd4＜2.0，10＜Vd4＜20；其中，Nd4为第四透镜的光折射率，Vd4为第四透镜的阿贝常数；

第五透镜5还满足以下条件：1.8＜Nd5＜2.9，30＜Vd5＜40；其中，Nd5为第五透镜的光折射率，Vd5为第五透镜的阿贝常数；

第六透镜6还满足以下条件：1.8＜Nd6＜1.9，40＜Vd6＜50；其中，Nd6为第六透镜的光折射率，Vd6为第六透镜的阿贝常数，通过规定透镜色散系数的比值，在条件式范围内有助于提升光学系统性能。

另外具体在本实施中，汽车前视光学镜头满足条件：

BFL/TTL＜0.3，

其中，BFL为汽车前视光学镜头的最后一枚透镜像侧面中心至汽车前视光学镜头的成像面在光轴上的距离；TTL为第一透镜的物侧面的中心至汽车前视光学镜头的成像面在光轴上的距离。

进一步的，汽车前视光学镜头满足条件：

d/h/FOV＜0.03

其中，FOV为汽车前视光学镜头的最大视场角；d为汽车前视光学镜头最大视场角所对应的第一透镜物侧面的最大通光口径；以及h为汽车前视光学镜头最大视场角所对应的像高,FOV为汽车前视光学镜头的最大视场角度。

进一步的，汽车前视光学镜头满足条件：

TTL/h/FOV＜0.09

其中，TTL为第一透镜的物侧面的中心至汽车前视光学镜头的成像面在光轴上的距离，FOV为汽车前视光学镜头的最大视场角度；h为汽车前视光学镜头最大视场角所对应的像高,FOV为汽车前视光学镜头的最大视场角度,通过控制光学镜头的焦距以及最大视场角度等参数，使其在成像过程中具有相对较小的光学畸变以及图像变形，确保成像品质，利于后续对其成像细节的识别与判定，为驾驶辅助提供良好采像辅助。

本实施例中的汽车前视光学镜头采用了六片透镜，通过合理分配各透镜的光焦度、面型，使得各透镜的结构紧凑、加工成型性好。使得上述光学成像镜头具有长焦、高解像、小型化、强稳定的环境温度性能等至少一个有益效果。使得上述汽车前视光学镜头具有较高的实用性。

具体的，本发明提供了其中一个实施例的汽车前视光学镜头的具体光学参数，如下表：

表1

表1中光阑和保护玻璃表面的曲率半径为Infinity时，表示此表面为平面。

本实施例的车载光学镜头的光学性能参数如表2：

参数

TTL(mm)

f(mm)

d(mm)

h(mm)

FOV(°)

BFL(mm)

数值

27

8.8

9.5

7.245

47°

6.26

表2

在本实施例中，光学镜头的最大视场角度FOV、光学镜头最大视场角所对应的第一透镜1的物侧面S1的最大通光口径d以及光学镜头最大视场角所对应的像高h之间满足d/h/FOV＝0.028；光学镜头的光学后焦BFL与光学镜头的光学总长度TTL之间满足BFL/TTL＝0.23；以及光学镜头的光学总长度TTL、光学镜头的最大视场角度FOV与光学镜头最大视场角所对应的像高h之间满足：TTL/h/FOV＝0.08，如表2所示，本实施例中的汽车前视光学镜头的具有长焦距特性，适用于汽车前视系统及自动驾驶中的远距离的路况监测。

在本实施例中，第六透镜6为非球面透镜，各非球面面型描述如下：

其中，Z(h)为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的距离矢高，c＝1/r，r表示非球面镜面的曲率半径，k为圆锥系数conic，A、B、C、D、E、F、G、H为非球面高次项系数。

非球面系数具体见下表3：

面序号

K

A

B

C

D

E

F

G

H

S11

1.535

0

-1.101e-4

2.576e-5

4.096e-7

2.498e-8

1.323e-9

7.247e-11

0

S12

-0.787

0

-5.049e-4

1.265e-4

-4.559e-6

1.003e-6

-5.360e-8

-1.047e-9

0

表3

对上述实施例中的车载光学镜头进行光学理论模拟，图2为上述实施例中的车载光学镜头在25℃时的MTF曲线图，图2中横坐标为空间频率，纵坐标为对比度；TSDiff.Limit为子午和弧矢方向的衍射极限，TS 0.00(deg)表示在像面0.00视场上子午和弧矢方向的衍射曲线；MTF是目前使用比较普遍的一种像质评价指标，称为调制传递函数。调制传递函数MTF：一定空间频率下像的对比度与物的对比度之比。能反映不同空间频率、不同对比度的传递能力。调制传递函数MTF可用于表示光学系统的特征，MTF越大，表示系统的成像质量越好，由图2可见，本实施例的车载光学镜头展现了较好的对比度，可以表明本实施例的解像水平较高。

图3为上述实施例中的汽车前视光学镜头在25℃时的离焦曲线图，图4为上述实施例中的汽车前视光学镜头在-40℃时的离焦曲线图，图5为上述实施例中的汽车前视光学镜头在85℃时的离焦曲线图，横坐标离焦量，以毫米为单位。查看不同的视场、某一离焦量范围内特征频率处的传递函数值，由图3、4、5可见，本实施例中的汽车前视光学镜头的保证了在低温-40℃至高温85℃下的区间内的光学特性稳定的成像要求，实现了在-40℃至高温85℃下自适应调整光学系统的成像性能，具有强稳定的环境温度性能。

在本实用新型的实施例中，还提供了另一种汽车前视光学镜头，具体的，

第一透镜具有负光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；

第二透镜具有正光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；

第三透镜具有负光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；

第四透镜具有正光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；

第五透镜具有正光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；

第六透镜具有正光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；

另外，在本实施例中，第三透镜和第四透镜为分离式透镜，第一透镜为非球面透镜。

在本实用新型的实施例中，还具有一种汽车前视光学镜头，具体的，

第一透镜具有负光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；

第二透镜具有正光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；

第三透镜具有正光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；

第四透镜具有负光焦度，其物侧面为凹面，像侧面为凹面；

第五透镜具有正光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；

第六透镜具有正光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；

另外，在本实施例中，第三透镜和第四透镜为胶合透镜，第一透镜为非球面透镜。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种汽车前视光学镜头，沿着光轴由物侧至像侧依次包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜，其特征在于：

所述第一透镜具有负光焦度，其物侧面为凹面、凸面中的任意一种，像侧面为凹面；

所述第二透镜具有正光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；

所述第三透镜具有正光焦度、负光焦度中的任意一种，其物侧面为凸面；

所述第四透镜具有正光焦度、负光焦度中的任意一种，其物侧面为凸面、凹面中的任意一种，像侧面为凸面、凹面中的任意一种；

所述第五透镜具有正光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；

所述第六透镜具有正光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；

汽车前视光学镜头满足如下关系：

1.0＜|f1/f|＜4.0，1.0＜|f2/f|＜3.0，0.5＜|f3/f|＜2.5，0.5＜|f4/f|＜2.5，

0.5＜|f5/f|＜2.5，|f6/f|＞5.0，其中，f1，f2，f3，f4，f5，f6依次为第一透镜至第六透镜的焦距值，f为所述汽车前视光学镜头的整组焦距值。

2.根据权利要求1所述的一种汽车前视光学镜头，其特征在于：所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜均为玻璃透镜，所述第一透镜、第六透镜中的任意一个为玻璃非球面透镜。

3.根据权利要求1所述的一种汽车前视光学镜头，其特征在于：还包括光阑，所述光阑位于任意相邻的两个透镜之间。

4.根据权利要求1所述的一种汽车前视光学镜头，其特征在于：还包括滤光片、保护玻璃，所述滤光片设置于所述第六透镜的像面侧，所述保护玻璃设置于所述滤光片的像面侧。

5.根据权利要求1所述的一种汽车前视光学镜头，其特征在于：所述第三透镜和所述第四透镜相互胶合形成一组胶合透镜。

6.根据权利要求1所述的一种汽车前视光学镜头，其特征在于：所述第三透镜和所述第四透镜为分离式透镜。

7.根据权利要求1所述的一种汽车前视光学镜头，其特征在于：所述汽车前视光学镜头至少有两个相邻透镜的阿贝数V1和V2的差值满足：|V1-V2|≥40，其中V1表示其中一个透镜的阿贝数，V2表示另一个相邻的透镜的阿贝数。

8.根据权利要求1所述的一种汽车前视光学镜头，其特征在于：所述汽车前视光学镜头满足条件：

BFL/TTL＜0.3

其中，BFL为所述汽车前视光学镜头的最后一枚透镜像侧面中心至所述汽车前视光学镜头的成像面在所述光轴上的距离；TTL为所述第一透镜的物侧面的中心至所述汽车前视光学镜头的成像面在所述光轴上的距离。

9.根据权利要求1所述的一种汽车前视光学镜头，其特征在于：所述汽车前视光学镜头满足条件：

d/h/FOV＜0.03

其中，FOV为所述汽车前视光学镜头的最大视场角；d为所述汽车前视光学镜头最大视场角所对应的所述第一透镜物侧面的最大通光口径；以及h为所述汽车前视光学镜头最大视场角所对应的像高,FOV为汽车前视光学镜头的最大视场角度。

10.根据权利要求1所述的一种汽车前视光学镜头，其特征在于：所述汽车前视光学镜头满足条件：

TTL/h/FOV＜0.09

其中，TTL为所述第一透镜的物侧面的中心至所述汽车前视光学镜头的成像面在所述光轴上的距离，FOV为所述汽车前视光学镜头的最大视场角度；h为所述汽车前视光学镜头最大视场角所对应的像高,FOV为汽车前视光学镜头的最大视场角度。

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