CN213876011U

CN213876011U - 一种激光雷达镜头

Info

Publication number: CN213876011U
Application number: CN202023245171.0U
Authority: CN
Inventors: 上官秋和; 刘青天
Original assignee: Xiamen Leading Optics Co Ltd
Current assignee: Xiamen Leading Optics Co Ltd
Priority date: 2020-12-29
Filing date: 2020-12-29
Publication date: 2021-08-03
Anticipated expiration: 2030-12-29

Abstract

本实用新型公开了一种激光雷达镜头，其从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第六透镜；所述第一透镜至第六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；所述第一透镜具负屈光度；所述第二透镜具负屈光度；所述第三透镜具正屈光度；所述第四透镜具负屈光度；所述第五透镜具正屈光度；所述第六透镜具正屈光度；该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有上述六片。本实用新型沿物侧至像侧方向采用六片透镜，并通过对各个透镜进行相应设计，不仅成本低、弥散斑小，满足激光雷达接收端要求，而且镜头可在高低温‑40℃～+85℃工作时不失焦，不重新聚焦，就可保持稳定的高清画质。

Description

一种激光雷达镜头

技术领域

本实用新型涉及镜头技术领域，具体涉及一种激光雷达镜头。

背景技术

近些年，随着电子技术的发展，摄像头的应用范围越来越广，应用于车载激光雷达的光学镜头就是其中一个重要方面。激光雷达是以向目标发射探测信号，然后通过激光雷达探测器前面设置的接收镜组将反射回的反射光聚焦到探测器上，将从目标反射回来的信号与发射信号进行比较并作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、高度、速度等参数，从而对目标进行探测、跟踪、识别。但现有的激光雷达镜头至少存在以下不足：

1、现有产品存在成本与性能的矛盾，高性能则成本高，低成本则性能差。

2、现有产品高低温容易跑焦，无法满足复杂环境使用。

3、现有产品外径较大，总长较长。

4、现有产品一般角度都比较小，视野窄。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种激光雷达镜头，以至少解决上述问题的其一。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种激光雷达镜头，包括从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第六透镜；所述第一透镜至第六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；

所述第一透镜具负屈光度，所述第一透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面；

所述第二透镜具负屈光度，所述第二透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面；

所述第三透镜具正屈光度，所述第二透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；

所述第四透镜具负屈光度，所述第二透镜的物侧面为凸面、像侧面为凹面；

所述第五透镜具正屈光度，所述第二透镜的像侧面为凸面；

所述第六透镜具正屈光度，所述第二透镜的物侧面为凸面、像侧面为凸面；

该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有上述六片。

优选地，符合下列条件式：nd1＞1.8，其中，nd1为第一透镜的折射率。

优选地，符合下列条件式：0.5＜T1＜1.2,其中，T1为第一透镜在光轴上的厚度。

优选地，符合下列条件式：0.8＜f2/f1＜1.5，其中，f1为第一透镜的焦距值，f2为第二透镜的焦距值。

优选地，符合下列条件式：nd3＞1.8，其中，nd3为第三透镜的折射率。

优选地，符合下列条件式：nd5＞1.8，其中，nd5为第五透镜的折射率。

优选地，所述第五透镜的物侧面包括但不限于凸面、凹面或平面。

优选地，符合下列条件式：0.8＜f6/f5＜1.5，其中，f5为第五透镜的焦距值，f6为第六透镜的焦距值。

优选地，所述第一透镜至第六透镜均采用玻璃透镜。

采用上述技术方案后，本实用新型与背景技术相比，具有如下优点：

1、本实用新型沿物侧至像侧方向采用六片透镜，并通过对各个透镜进行相应设计，不仅成本低、弥散斑小，满足激光雷达接收端要求，而且镜头可在高低温-40℃～+85℃工作时不失焦，不重新聚焦，就可保持稳定的高清画质。

2、本实用新型的镜头具有外径小、体积小、重量轻等优点。

3、本实用新型采用全玻璃设计，信赖性和可靠性更好，结构更稳定，符合车载应用。

4、本实用新型可以实现广角设计，视场角大、视野宽。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为实施例一的光路图；

图3为实施例一的点列图；

图4为实施例一中镜头在常温、红外940nm的MTF曲线图；

图5为实施例一中镜头在高温85℃、红外940nm的MTF曲线图；

图6为实施例一中镜头在低温-40℃、红外940nm的MTF曲线图；

图7为实施例一中镜头的几何能量包围图；

图8为实施例二的光路图；

图9为实施例二的点列图；

图10为实施例二中镜头在常温、红外940nm的MTF曲线图；

图11为实施例二中镜头在高温85℃、红外940nm的MTF曲线图；

图12为实施例二中镜头在低温-40℃、红外940nm的MTF曲线图；

图13为实施例二中镜头的几何能量包围图；

图14为实施例三的光路图；

图15为实施例三的点列图；

图16为实施例三中镜头在常温、红外970nm的MTF曲线图；

图17为实施例三中镜头在高温85℃、红外970nm的MTF曲线图；

图18为实施例三中镜头在低温-40℃、红外970nm的MTF曲线图；

图19为实施例三中镜头的几何能量包围图。

附图标记说明：

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、光阑7、保护片8。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，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实用新型的优点。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实用新型进一步说明。

在本说明书中所说的「透镜具有正屈光率(或负屈光率)」，是指该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(lensdatasheet)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。

参考图1所示，本实用新型公开了一种激光雷达镜头，包括从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第六透镜；所述第一透镜至第六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；

所述第五透镜具正屈光度，所述第二透镜的像侧面为凸面；

该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有上述六片。

优选地，该镜头符合下列条件式：nd1＞1.8，其中，nd1为第一透镜的折射率，有利于缩小口径，减小外径。

优选地，该镜头符合下列条件式：0.5＜T1＜1.2,其中，T1为第一透镜在光轴上的厚度，可以控制系统总长，从而控制成本。

优选地，该镜头符合下列条件式：0.8＜f2/f1＜1.5，其中，f1为第一透镜的焦距值，f2为第二透镜的焦距值，所述第一透镜和第二透镜合适的的焦距值，可以控制高低温下的后焦偏移。

优选地，该镜头符合下列条件式：nd3＞1.8，其中，nd3为第三透镜的折射率，有利于缩小口径，减小外径及缩短总长。

优选地，该镜头符合下列条件式：nd5＞1.8，其中，nd5为第五透镜的折射率，有利于缩小口径，减小外径及缩短总长。

优选地，该镜头符合下列条件式：0.8＜f6/f5＜1.5，其中，f5为第五透镜的焦距值，f6为第六透镜的焦距值，所述第五透镜和第六透镜合适的的焦距值，可以控制高低温下的后焦偏移。

优选地，所述第一透镜至第六透镜均采用玻璃透镜，使得镜头的生产成本低。

下面将以具体实施例对本实用新型的激光雷达镜头进行详细说明。

实施例一

配合图1和图2所示，本实施例公开了一种激光雷达镜头，包括从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜1至第六透镜6；所述第一透镜1至第六透镜6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；

所述第一透镜1具负屈光度，所述第一透镜1的物侧面为凸面、像侧面为凹面；

所述第二透镜2具负屈光度，所述第二透镜2的物侧面为凸面、像侧面为凹面；

所述第三透镜3具正屈光度，所述第二透镜3的物侧面为凸面、像侧面为凸面；

所述第四透镜4具负屈光度，所述第二透镜4的物侧面为凸面、像侧面为凹面；

所述第五透镜5具正屈光度，所述第五透镜5的物侧面包括但不限于凸面、凹面或平面，所述第二透镜5的像侧面为凸面；

所述第六透镜6具正屈光度，所述第二透镜6的物侧面为凸面、像侧面为凸面；

在本实施例中，所述光阑7设置在所述第三透镜3与第四透镜4之间，当然，在其他实施例中，所述光阑7也可以设置在其他合适的位置。

本具体实施例的详细光学数据如表1所示。

表1实施例一的详细光学数据

面序号	类型	曲率	厚度/间隔	材质	折射率	阿贝系数	焦距
								0	物面	Infinity	Infinity
1	第一透镜	12.499	0.739	玻璃	2.051	26.942	-6.22
								2		4.071	2.485
3	第二透镜	50.627	2.241	玻璃	1.517	64.212	-8.75
								4		4.029	0.680
5	第三透镜	9.634	4.039	玻璃	2.003	19.317	6.5
								6		-14.092	0.004
7	光阑	Infinity	0.455
								8	第四透镜	32.879	2.945	玻璃	2.003	19.317	-17.55
9		10.654	0.484
								10	第五透镜	Infinity	2.367	玻璃	1.883	40.807	8.13
11		-7.003	0.080
								12	第六透镜	9.148	2.644	玻璃	2.051	26.942	8.53
13		-139.545	2.005
								14		Infinity	0.210	保护片	1.517	64.212
15		Infinity	2.114
								IMA		Infinity

本具体实施例中，该光学成像镜头的焦距为f＝2.4mm，光圈值为FNO＝1.5，视场角FOV＝144°，像高IMH＝5.8mm，总长TTL＝23.5mm。

本具体实施例中的光学成像镜头的光路图请参阅图2。点列图请参阅图3，从图中可以看出，全视场点列图均小于5um，几何点＜15um，像差小，成像质量好。红外940nm不同焦距的MTF曲线图请参阅图4-6，镜头的分辨率高，且常温对焦，高低温不失焦，能保证画面清晰。镜头的几何能量包围图请参阅图7，从图中可以看出，镜头在温度从85℃降低至-40℃后，其光学性能的变化很小，能够满足在高低温工况下保持稳定的高清画质。

实施例二

配合图8至图13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，各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。

本具体实施例的详细光学数据如表2所示。

表2实施例二的详细光学数据

面序号	类型	曲率	厚度/间隔	材质	折射率	阿贝系数	焦距
								0	物面	Infinity	Infinity
1	第一透镜	12.401	0.651	玻璃	2.051	26.942	-6.10
								2		4.025	2.473
3	第二透镜	42.937	1.811	玻璃	1.517	64.212	-8.96
								4		4.063	0.756
5	第三透镜	10.119	4.575	玻璃	2.003	19.317	6.85
								6		-14.618	-0.004
7	光阑	Infinity	0.851
								8	第四透镜	37.333	2.238	玻璃	2.003	19.317	-17.04
9		11.044	0.474
								10	第五透镜	311.904	2.330	玻璃	1.883	40.807	8.42
11		-7.401	0.131
								12	第六透镜	9.406	2.511	玻璃	2.051	26.942	8.54
13		-97.049	2.168
								14		Infinity	0.210	保护片	1.517	64.212
15		Infinity	2.271
								IMA		Infinity

本具体实施例中，该光学成像镜头的焦距为f＝2.38mm，光圈值为FNO＝1.5，视场角FOV＝146°，像高IMH＝5.8mm，总长TTL＝23.4mm。

本具体实施例中的光学成像镜头的光路图请参阅图8。点列图请参阅图9，从图中可以看出，全视场点列图均小于5um，几何点＜15um，像差小，成像质量好。红外940nm不同焦距的MTF曲线图请参阅图10-12，镜头的分辨率高，且常温对焦，高低温不失焦，能保证画面清晰。镜头的几何能量包围图请参阅图13，从图中可以看出，镜头在温度从85℃降低至-40℃后，其光学性能的变化很小，能够满足在高低温工况下保持稳定的高清画质。

实施例三

配合图14至图19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，各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。

本具体实施例的详细光学数据如表3所示。

表3实施例三的详细光学数据

本具体实施例中，该光学成像镜头的焦距为f＝2.4mm，光圈值为FNO＝1.5，视场角FOV＝144°，像高IMH＝5.8mm，总长TTL＝23.2mm。

本具体实施例中的光学成像镜头的光路图请参阅图14。点列图请参阅图15，从图中可以看出，全视场点列图均小于5um，几何点＜15um，像差小，成像质量好。红外940nm不同焦距的MTF曲线图请参阅图16-18，镜头的分辨率高，且常温对焦，高低温不失焦，能保证画面清晰。镜头的几何能量包围图请参阅图19，从图中可以看出，镜头在温度从85℃降低至-40℃后，其光学性能的变化很小，能够满足在高低温工况下保持稳定的高清画质。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种激光雷达镜头，其特征在于，包括从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第六透镜；所述第一透镜至第六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；

所述第五透镜具正屈光度，所述第二透镜的像侧面为凸面；

该光学成像镜头具有屈光率的透镜只有上述六片。

2.如权利要求1所述的一种激光雷达镜头，其特征在于，符合下列条件式：nd1＞1.8，其中，nd1为第一透镜的折射率。

3.如权利要求1所述的一种激光雷达镜头，其特征在于，符合下列条件式：0.5＜T1＜1.2,其中，T1为第一透镜在光轴上的厚度。

4.如权利要求1所述的一种激光雷达镜头，其特征在于，符合下列条件式：0.8＜f2/f1＜1.5，其中，f1为第一透镜的焦距值，f2为第二透镜的焦距值。

5.如权利要求1所述的一种激光雷达镜头，其特征在于，符合下列条件式：nd3＞1.8，其中，nd3为第三透镜的折射率。

6.如权利要求1所述的一种激光雷达镜头，其特征在于，符合下列条件式：nd5＞1.8，其中，nd5为第五透镜的折射率。

7.如权利要求1所述的一种激光雷达镜头，其特征在于，所述第五透镜的物侧面包括但不限于凸面、凹面或平面。

8.如权利要求1所述的一种激光雷达镜头，其特征在于，符合下列条件式：0.8＜f6/f5＜1.5，其中，f5为第五透镜的焦距值，f6为第六透镜的焦距值。

9.如权利要求1所述的一种激光雷达镜头，其特征在于，所述第一透镜至第六透镜均采用玻璃透镜。