CN214474196U - 一种超清智能车载广角镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了超清智能车载广角镜头，包括从物方至像方依次设置的接收外界光线的第一透镜组和将所述第一透镜组接收的光线汇聚到像平面上的第二透镜组，所述第一透镜组和第二透镜组之间设置有光阑，第二透镜组和像方之间设置有滤光片：所述第一透镜组和第二透镜组均具有正焦距；广角镜头的整个光学系统的焦距设为f，所述第一透镜组的组合焦距设为fa，且400<|fa|/f<450，第二透镜组的组合焦距设为fb，且1.5<|fb|/f<7.5。通过设置第一透镜组和第二透镜组等结构，能够解决镜头清晰度不高、视场角过低、监控范围小易出现监控死角的问题，提高了成像质量。

Description

一种超清智能车载广角镜头

技术领域

本实用新型涉及一种广角镜头，尤其涉及一种超清智能车载广角镜头。

背景技术

广角镜头是一种能够将摄像范围以更宽阔的视角进行拍摄的镜头。它又分为普通广角镜头和超广角镜头两种：普通广角镜头的焦距一般为38－24毫米，视角为60－84度；超广角镜头的焦距为20－13毫米，视角为94-118度。由于广角镜头的焦距短，视角大，在较短的拍摄距离范围内，能拍摄到较大面积的景物，根据它的这种特质，其通常被广泛应用在监控用或车载用的摄像装置上。近年来，移动装置、车用装置、运动装置及安全监控装置等领域的产品镜头也在朝向轻、薄、短小的设计趋势而发展；而在镜头模块小型化的过程中，人们还希望镜头兼具有较高的像素和视场角，才方便于撷取更清晰的视野范围。

镜头的成像性能及视场的大小决定广角镜头的优劣，因而镜头的性能及视场成为设计广角镜头的重要考虑因素。为了保证高的成像品质和亮度，达到足够的视场角，数码成像系统需要较大的空间来屈折光线，往往采用增加镜片的数量，采用高折射率低色散值的优质材质，或者采用非球面的面形的方法来校正象差，提高成像质量 ；这种产品长度远远达不到轻薄短小的要求，且单个镜头的面形较为复杂 ；一方面从而增加了镜头体积，另一方面不易加工成型，导致生产成本较高。现有智能车载拍照镜头的视场角过低、清晰度不高，导致拍照模糊、监控范围过小、存在诸多拍照死角等问题，无法清楚有效的还原事发经过，已不能满足超清智能车载镜头对越来越高的图像分辨率和清晰度的要求。

实用新型内容

针对现有技术所存在的上述缺点，本实用新型提供了一种超清智能车载广角镜头，该结构简单紧凑，能够解决镜头清晰度不高、视场角过低、监控范围小易出现监控死角的问题，提高了成像质量。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种超清智能车载广角镜头，包括从物方至像方依次设置的接收外界光线的第一透镜组和将所述第一透镜组接收的光线汇聚到像平面上的第二透镜组，所述第一透镜组和第二透镜组之间设置有光阑，第二透镜组和像方之间设置有滤光片，所述第一透镜组和第二透镜组均具有正焦距；广角镜头的整个光学系统的焦距设为f，所述第一透镜组的组合焦距设为fa，且400<|fa|/f<450，第二透镜组的组合焦距设为fb，且1.5<|fb|/f<7.5。

采用上述结构后，通过设置第一透镜组，并对其组合焦距范围进行限定，在此范围内，可以增大光角镜头的视场角，并且超长的焦距可以减小像差，改善成像质量，同时有利于第一透镜的加工；通过设置第二透镜组，并对其组合焦距范围进行限定，在此范围内，可以减小系统的高级像差，有效的改善成像质量，同时校正畸变，提高影像周边的光亮度和清晰度。

为了增加广角镜头的视场角，以校正穿经第一透镜的光线所产生的像差；所述第一透镜组包括具有负光焦度且凸面朝向物方的弯月状的第一透镜和具有正光焦度且凸面朝向物方的平凸透镜第二透镜。

为了便于校正穿经第二透镜的光线所产生的像差，并将光线汇聚传送到胶合透镜；且可实现最小色差，同时减小球差，并将光线汇聚传送到像方；所述第二透镜组包括由具有正光焦度的弯月状的第三透镜和胶合透镜，所述胶合透镜由具有正光焦度的第四透镜和具有负光焦度的弯月状的第五透镜粘合而成。

为了确保成像质量，且具有良好的像差特性，并有效降低加工难度和生产成本；所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜均为玻璃球面镜片且依次同轴设置于物方和像方之间。

为了以最大视场角接收外界光线，并能够把接收到的外界光线汇聚到像方；所述第一透镜的焦距设为f1，焦距范围为1.5<|f1|/f<3.5；第二透镜的焦距设为f2，焦距范围为2<|f2|/f<4.1；第三透镜的焦距设为f3，焦距范围为5.3<|f3|/f<8.5；第四透镜的焦距设为f4，第五透镜的焦距设为f5，焦距范围为2.5<|f4-5|/f<7.5。

为了确保成像质量；所述第一透镜的折射率Nd为1.7<Nd<1.9，色散率Vd为40<Vd<56；所述第二透镜的折射率Nd为1.8<Nd<2.0，色散率Vd为25<Vd<35；所述第三透镜的折射率Nd为1.8<Nd<1.9，色散率Vd为30<Vd<45；所述第四透镜的折射率Nd为1.6<Nd<1.8，色散率Vd为45<Vd<56；所述第五透镜的折射率Nd为1.9<Nd<2.1，色散率Vd为20<Vd<30。

为了限制经过第一透镜组在进入第二透镜组时光学的光通量，并可以滤掉设计波段外的噪声光，进而提升光学效能，实现最佳的成像效果；所述光阑设置于所述第二透镜和第三透镜之间，所述滤光片设置于所述第五透镜和像方之间。

为了减小占用空间，利于广角镜头的小型化设计，并能确保成像质量；物方至像方沿光轴方向的距离为D，D的范围为0.01<|D/fa|<0.05，且2<|D/fb|<8.5。广角镜头的光学全长小于或者等于12.6mm。

综上所述， 本实用新型能够解决镜头清晰度不高、视场角过低、监控范围小易出现监控死角的问题，提高了成像质量；并利用较少数量的透镜生产出高清晰度、大视场角的镜头，减小了空间占用，有利于广角镜头的小型化设计，并降低了成本。

附图说明

构成本申请的一部分附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型一种超清智能车载广角镜头结构示意图。

图2为本实用新型实施例的光线进入路径图。

图3为本实用新型实施例的MTF解像曲线图。

图4为本实用新型实施例的像散曲线图。

图5为本实用新型实施例的光学畸变图。

图6为本实用新型实施例的点列图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合附图1-6，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

参照附图1，一种超清智能车载广角镜头，广角镜头的前方设有物方1，广角镜头的后方设有像方2；广角镜头包括从物方1至像方2依次设置的接收外界光线的第一透镜组和将第一透镜组接收的光线汇聚到像平面上的第二透镜组，第一透镜组和第二透镜组之间设置有光阑3，第二透镜组和像方2之间设置有滤光片4，第一透镜组和第二透镜组均具有正焦距；广角镜头的整个光学系统的焦距设为f，第一透镜组的组合焦距设为fa，且400<|fa|/f<450，第二透镜组的组合焦距设为fb，且1.5<|fb|/f<7.5。

采用上述结构后，通过设置第一透镜组，并对其组合焦距范围进行限定，在此范围内，可以增大光角镜头的视场角，并且超长的焦距可以减小像差，改善成像质量，同时有利于第一透镜5的加工；通过设置第二透镜组，并对其组合焦距范围进行限定，在此范围内，可以减小系统的高级像差，有效的改善成像质量，同时校正畸变，提高影像周边的光亮度和清晰度。

第一透镜组包括具有负光焦度且凸面朝向物方1的弯月状的第一透镜5和具有正光焦度且凸面朝向物方1的平凸透镜第二透镜6；以确保增加广角镜头的视场角，并校正穿经第一透镜5的光线所产生的像差。第一透镜5的焦距设为f1，焦距范围为1.5<|f1|/f<3.5；第二透镜6的焦距设为f2，焦距范围为2<|f2|/f<4.1；以确保最大视场角接收外界光线。第一透镜5的折射率Nd为1.7<Nd<1.9，色散率Vd为40<Vd<56；第二透镜6的折射率Nd为1.8<Nd<2.0，色散率Vd为25<Vd<35；以确保成像质量。

第二透镜组包括由具有正光焦度的弯月状的第三透镜7和胶合透镜，胶合透镜由具有正光焦度的第四透镜8和具有负光焦度的弯月状的第五透镜9粘合而成；以便于校正穿经第二透镜6的光线所产生的像差，并将光线汇聚传送到胶合透镜；且可实现最小色差，同时减小球差，并将光线汇聚传送到像方2。第三透镜7的焦距设为f3，焦距范围为5.3<|f3|/f<8.5；第四透镜8的焦距设为f4，第五透镜9的焦距设为f5，焦距范围为2.5<|f4-5|/f<7.5；以确保能够把接收到的外界光线汇聚到像方2。第三透镜7的折射率Nd为1.8<Nd<1.9，色散率Vd为30<Vd<45；第四透镜8的折射率Nd为1.6<Nd<1.8，色散率Vd为45<Vd<56；第五透镜9的折射率Nd为1.9<Nd<2.1，色散率Vd为20<Vd<30；以确保成像质量。

第一透镜5、第二透镜6、第三透镜7、第四透镜8和第五透镜9均为玻璃球面镜片且依次同轴设置于物方1和像方2之间；以确保成像质量，且具有良好的像差特性，并有效降低加工难度和生产成本。光阑3设置于第二透镜6和第三透镜7之间，滤光片4设置于第五透镜9和像方2之间；以限制经过第一透镜组在进入第二透镜组时光学的光通量，并可以滤掉设计波段外的噪声光，进而提升光学效能，实现最佳的成像效果。物方1至像方2沿光轴方向的距离为D，D的范围为0.01<|D/fa|<0.05，且2<|D/fb|<8.5。广角镜头的光学全长小于或者等于12.6mm；以便于减小占用空间，利于广角镜头的小型化设计，并能确保成像质量。

实施例，参照附图2-6，

广角镜头的具体光学参数见下表：

表面名称	表面类型	曲面半径	厚度	折射率	色散系数
						一号透镜	球面	10.9	0.36	1.79	46.6
	球面	1.98	2.9
						二号透镜	球面	5.471	1.089	1.91	31.5
	球面	无限	0.05
						光阑	球面	无限	0.336
三号透镜	球面	-4.38	1.97	1.89	40.1
							球面	-3.97	0.05
四号透镜	球面	5.0	1.89	1.72	51.8
						五号透镜	球面	-2.01	0.34	1.94	21.3
	球面	-8.44	0.25
						滤光片	球面	无限	0.3	1.52	64.1
	球面	无限	2.92

本实施例中400<|fa|/f<450、1.5<|fb|/f<7.5、1.5<|f1|/f<3.5、2<|f2|/f<4.1、5.3<|f3|/f<8.5、2.5<|f4-5|/f<7.5、0.01<|D/fa|<0.05且2<|D/fb|<8.5。

参照附图2，图中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）本实施例的MTF解像曲线（参照附图3）所示，其中，横坐标表示线对/每毫米（lp/mm）的空间频率，纵坐标表示MTF值。从图中可以看出，本实施例在250lp/mm的空间频率内展现了较好的对比度，其综合解像水平较高，也意味着拍摄画面的清晰度较高；且整个MTF下降平滑，高频和低频部分可以得到有效的平衡。

（2）本实施例的像散曲线（参照附图4）所示，其中，ASTIGMATIC FIELD CURVES表示像散曲线，ANGLE表示角度，FOCUS（MILLIMETERS）表示调焦（mm）。从图中可以看出，本实施例的像散得到了有效控制，可在一定程度上反应光学畸变水平。

（3）本实施例的f-theta图（参照附图5）所示，当全球面设计在全视场时，本实施例的最大f-theta仅为-79%，畸变校正良好，适合作为超清智能车载广角镜头使用。

（4）本实施例在不同视场（FIELD）的光学系统点列图（参照附图6）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。

本实用新型仅通过五片玻璃球面镜片即可生产出具有160°高视场角、良好像差特性、较高图像分辨率以及清晰度的光学镜头；其在监视拍照过程中清晰度高、不容易出现拍摄死角，监控范围较大。因此本镜头更有利于清楚有效的还原事发经过，且透镜数量少，降低了生产成本，减小了空间占用，尤其适合作为小型超清智能车载广角镜头使用。

以上内容仅仅是对本实用新型的结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种超清智能车载广角镜头，包括从物方（1）至像方（2）依次设置的接收外界光线的第一透镜组和将所述第一透镜组接收的光线汇聚到像平面上的第二透镜组，所述第一透镜组和第二透镜组之间设置有光阑（3），第二透镜组和像方（2）之间设置有滤光片（4），其特征在于：所述第一透镜组和第二透镜组均具有正焦距；广角镜头的整个光学系统的焦距设为f，所述第一透镜组的组合焦距设为fa，且400<|fa|/f<450，第二透镜组的组合焦距设为fb，且1.5<|fb|/f<7.5。

2.根据权利要求1所述的超清智能车载广角镜头，其特征在于：所述第一透镜组包括具有负光焦度且凸面朝向物方（1）的弯月状的第一透镜（5）和具有正光焦度且凸面朝向物方（1）的平凸透镜第二透镜（6）；

所述第二透镜组包括由具有正光焦度的弯月状的第三透镜（7）和胶合透镜，所述胶合透镜由具有正光焦度的第四透镜（8）和具有负光焦度的弯月状的第五透镜（9）粘合而成。

3.根据权利要求2所述的超清智能车载广角镜头，其特征在于：所述第一透镜（5）、第二透镜（6）、第三透镜（7）、第四透镜（8）和第五透镜（9）均为玻璃球面镜片且依次同轴设置于物方（1）和像方（2）之间。

4.根据权利要求3所述的超清智能车载广角镜头，其特征在于：所述第一透镜（5）的焦距设为f1，焦距范围为1.5<|f1|/f<3.5；第二透镜（6）的焦距设为f2，焦距范围为2<|f2|/f<4.1；第三透镜（7）的焦距设为f3，焦距范围为5.3<|f3|/f<8.5；第四透镜（8）的焦距设为f4，第五透镜（9）的焦距设为f5，焦距范围为2.5<|f4-5|/f<7.5。

5.根据权利要求4所述的超清智能车载广角镜头，其特征在于：

所述第一透镜（5）的折射率Nd为1.7<Nd<1.9，色散率Vd为40<Vd<56；

所述第二透镜（6）的折射率Nd为1.8<Nd<2.0，色散率Vd为25<Vd<35；

所述第三透镜（7）的折射率Nd为1.8<Nd<1.9，色散率Vd为30<Vd<45；

所述第四透镜（8）的折射率Nd为1.6<Nd<1.8，色散率Vd为45<Vd<56；

所述第五透镜（9）的折射率Nd为1.9<Nd<2.1，色散率Vd为20<Vd<30。

6.根据权利要求2所述的超清智能车载广角镜头，其特征在于：所述光阑（3）设置于所述第二透镜（6）和第三透镜（7）之间，所述滤光片（4）设置于所述第五透镜（9）和像方（2）之间。

7.根据权利要求1所述的超清智能车载广角镜头，其特征在于：物方（1）至像方（2）沿光轴方向的距离为D，D的范围为0.01<|D/fa|<0.05，且2<|D/fb|<8.5。

8.根据权利要求1所述的超清智能车载广角镜头，其特征在于：广角镜头的光学全长小于或者等于12.6mm。

Images