CN215729060U - 一种车载定焦镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车载定焦镜头，包括沿光轴从物面到像面依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜；第一透镜和第二透镜的光焦度相反，第三透镜为负光焦度透镜，第四透镜为正光焦度透镜，第五透镜为正光焦度透镜；第一透镜光焦度为ψ1，第二透镜光焦度为ψ2，第三透镜光焦度为ψ3，第四透镜光焦度为ψ4，第五透镜光焦度为ψ5；其中：‑0.3＜ψ1＜0.1；‑0.2＜ψ2＜0.2；‑0.2＜ψ3＜0；0.05＜ψ4＜0.2；0＜ψ5＜0.1。本实用新型提供的车载定焦镜头满足成本低、大靶面以及高清成像的要求。

Description

一种车载定焦镜头

技术领域

本实用新型实施例涉及光学器件技术领域，尤其涉及一种车载定焦镜头。

背景技术

目前，随着汽车领域的快速发展，无人驾驶技术的日益普及，对车载镜头的要求也越来越高。大靶面的镜头在光学总长和成本上难以控制，并且往往因为总长问题和sensor芯片的匹配性不强，影响在车载领域的适应性。

同时，市场上对于镜头的高清度的要求越来越高，因此，需要开发一款成本低、大靶面以及高清成像的光学镜头。

实用新型内容

本实用新型提供一种车载定焦镜头，以降低镜头成本，满足成本低、大靶面以及高清成像的要求。

本实用新型实施例提供了一种车载定焦镜头，包括沿光轴从物面到像面依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜；

所述第一透镜和所述第二透镜的光焦度相反，所述第三透镜为负光焦度透镜，所述第四透镜为正光焦度透镜，所述第五透镜为正光焦度透镜；

所述第一透镜光焦度为ψ1，第二透镜光焦度为ψ2，第三透镜光焦度为ψ3，第四透镜光焦度为ψ4，第五透镜光焦度为ψ5；其中：

-0.3＜ψ1＜0.1；-0.2＜ψ2＜0.2；-0.2＜ψ3＜0；0.05＜ψ4＜0.2；0＜ψ5＜0.1。

可选的，所述第一透镜为正光焦度透镜，所述第二透镜为负光焦度透镜；

或者，所述第一透镜为负光焦度透镜，所述第二透镜为正光焦度透镜。

可选的，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜和所述第五透镜均为球面透镜。

可选的，所述第三透镜和所述第四透镜为胶合透镜。

可选的，透镜靠近所述物面一侧的表面为物侧面，透镜靠近所述像面一侧的表面为像侧面；

所述第一透镜的物侧面为凸面，所述第一透镜的像侧面为凹面；

所述第二透镜的物侧面为凹面，所述第二透镜的像侧面为凸面；

所述第三透镜的物侧面为凸面或者凹面，所述第三透镜的像侧面为凹面；

所述第四透镜的物侧面为凹面，所述第四透镜的像侧面为凸面；

所述第五透镜的物侧面为凹面，所述第五透镜的像侧面为凸面或者凹面。

可选的，透镜靠近所述物面一侧的表面为物侧面，透镜靠近所述像面一侧的表面为像侧面；

所述第一透镜的物侧面为凹面，所述第一透镜的像侧面为凹面；

所述第二透镜的物侧面为凹面，所述第二透镜的像侧面为凹面；

所述第三透镜的物侧面为凸面或者凹面，所述第三透镜的像侧面为凹面；

所述第四透镜的物侧面为凹面，所述第四透镜的像侧面为凸面；

所述第五透镜的物侧面为凹面，所述第五透镜的像侧面为凸面或者凹面。

可选的，所述第一透镜焦距为f1，第二透镜焦距为f2，第三透镜焦距为f3，第四透镜焦距为f4，第五透镜焦距为f5，所述车载定焦镜头的焦距为f，其中： 0.8≤|f1/f|≤3.2；1≤|f2/f|≤1.8；1.8≤|f3/f|≤3.9；1≤|f4/f|≤1.8；1.9≤|f5/f|≤2.8。

可选的，所述第一透镜的折射率为n1，所述第二透镜的折射率为n2，所述第三透镜的折射率为n3，所述第四透镜的折射率为n4，所述第五透镜的折射率为n5；

所述第一透镜的阿贝率为v1，所述第二透镜的阿贝率为v2，所述第三透镜的阿贝率为v3，所述第四透镜的阿贝率为v4，所述第五透镜的阿贝率为v5；

其中，1.48<n1<1.85，38<v1≤95；

1.4<n2<2.35，34<v2≤95；

1.85<n3<2.0，15≤v3<36；

1.55<n4<1.72，64<v4≤95；

1.44<n5<1.96，79<v5≤95。

可选的，透镜靠近所述像面一侧的表面为像侧面，所述第五透镜的像侧面的光轴中心至像面的距离为BFL；

所述车载定焦镜头的总长为TTL，其中：

BFL/TTL≥0.32。

可选的，所述车载定焦镜头还包括光阑；

所述光阑设置在所述第一透镜和所述第二透镜之间的光路中；

或者，所述光阑设置在所述第二透镜和所述第三透镜之间的光路中。

本实用新型实施例提供的车载定焦镜头，采用5个透镜组合，沿光轴从物面到像面依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜，光焦度组合方式为负、正、负、正、正或者正、负、负、正、正。通过合理设置车载定焦镜头中的透镜数量、各透镜的光焦度的组合关系，达到降低镜头成本、增大镜头靶面以及高清成像的要求。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种车载定焦镜头的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一提供的一种车载定焦镜头的轴向像差示意图；

图3为本实用新型实施例一提供的一种车载定焦镜头的场曲示意图；

图4为本实用新型实施例一提供的一种车载定焦镜头的畸变示意图；

图5为本实用新型实施例一提供的一种车载定焦镜头的色差示意图；

图6为本实用新型实施例二提供的一种车载定焦镜头的结构示意图；

图7为本实用新型实施例二提供的一种车载定焦镜头的轴向像差示意图；

图8为本实用新型实施例二提供的一种车载定焦镜头的场曲示意图；

图9为本实用新型实施例二提供的一种车载定焦镜头的畸变示意图；

图10为本实用新型实施例二提供的一种车载定焦镜头的色差示意图；

图11为本实用新型实施例三提供的一种车载定焦镜头的结构示意图；

图12为本实用新型实施例三提供的一种车载定焦镜头的轴向像差示意图；

图13为本实用新型实施例三提供的一种车载定焦镜头的场曲示意图；

图14为本实用新型实施例三提供的一种车载定焦镜头的畸变示意图；

图15为本实用新型实施例三提供的一种车载定焦镜头的色差示意图；

图16为本实用新型实施例四提供的一种车载定焦镜头的结构示意图；

图17为本实用新型实施例四提供的一种车载定焦镜头的轴向像差示意图；

图18为本实用新型实施例四提供的一种车载定焦镜头的场曲示意图；

图19为本实用新型实施例四提供的一种车载定焦镜头的畸变示意图；

图20为本实用新型实施例四提供的一种车载定焦镜头的色差示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1为本实用新型实施例提供的一种车载定焦镜头的结构示意图。如图1 所示，本实用新型实施例提供的车载定焦镜头，包括沿光轴从物面到像面依次排列的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140和第五透镜 150；第一透镜110和第二透镜120的光焦度相反，第三透镜130为负光焦度透镜，第四透镜140为光焦度透镜，第五透镜150为正光焦度透镜；其中，第一透镜光焦度为ψ1，第二透镜光焦度为ψ2，第三透镜光焦度为ψ3，第四透镜光焦度为ψ4，第五透镜光焦度为ψ5；其中：-0.3＜ψ1＜0.1；-0.2＜ψ2＜0.2；-0.2 ＜ψ3＜0；0.05＜ψ4＜0.2；0＜ψ5＜0.1。

示例性的，光焦度等于像面光束汇聚度与像面光束汇聚度之差，它表征光学系统偏折光线的能力。光焦度的绝对值越大，对光线的弯折能力越强，光焦度的绝对值越小，对光线的弯折能力越弱。光焦度为正数时，光线的屈折是汇聚性的；光焦度为负数时，光线的屈折是发散性的。光焦度可以适用于表征一个透镜的某一个折射面(即透镜的一个表面)，可以适用于表征某一个透镜，也可以适用于表征多个透镜共同形成的系统(即透镜组)。

具体的，设置第一透镜110和第二透镜120为光焦度相反的透镜，其中，第一透镜110具有控制光学系统光线入射角并且矫正场曲的作用；第二透镜具有矫正轴外像差的作用；第三透镜130为负光焦度透镜，具有发散第三透镜130 前端的光束的作用。第四透镜140为正光焦度透镜，第五透镜150为正光焦度透镜，第三透镜130、第四透镜140和第五透镜150具有矫正轴外像差的作用，其中轴外像差包括场曲、慧差、像散等像差。通过合理的设计各个透镜间光焦度的正负分配，可以使得车载定焦镜头获得较优的成像品质。

进一步的，第一透镜光焦度为ψ1，第二透镜光焦度为ψ2，第三透镜光焦度为ψ3，第四透镜光焦度为ψ4，第五透镜光焦度为ψ5；其中：-0.3＜ψ1＜0.1； -0.2＜ψ2＜0.2；-0.2＜ψ3＜0；0.05＜ψ4＜0.2；0＜ψ5＜0.1，通过合理设置各个透镜的光焦度数值，可以进一步减小车载定焦镜头的尺寸，提升车载定焦镜头的成像品质。

综上，本实用新型实施例提供的车载定焦镜头，采用5个透镜组合，沿光轴从物面到像面依次设置第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜，通过合理设置车载定焦镜头中的透镜数量、各透镜的光焦度的正负分配以及各个透镜的光焦度数值，保证可以达到降低镜头成本、增大镜头靶面以及高清成像的要求。

可选的，继续参考图1，第一透镜110为正光焦度透镜，第二透镜120为负光焦度透镜；或者，第一透镜110为负光焦度透镜，第二透镜120为正光焦度透镜。

示例性的，设置第一透镜110为正光焦度透镜的同时，确保第二透镜120 为负光焦度透镜，或者设置第一透镜110为负光焦度透镜的同时，确保第二透镜120为正光焦度透镜。通过设置第一透镜110和第二透镜120正负光焦度相互组合的方式，使得镜头光焦度的组合更加灵活多变，有效的增加镜头光焦度组合的选择性。

可选的，继续参照图1，第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140和第五透镜150均为球面透镜。

示例性的，球面透镜相对于非球面透镜具备生产工艺简单和稳定批量生产的优势，广泛的应用在光学镜头领域。进一步的，第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜140和第五透镜150可以均为玻璃球面透镜，本实用新型中的车载定焦镜头采用全玻镜片以实现高低温性能稳定的特点，可以满足 -40℃-95℃的使用条件，保证车载定焦镜头使用稳定性良好。

可选的，继续参考图1所示，第三透镜130和第四透镜140为胶合镜头。

示例性的，通过第三透镜130的像侧面和第四透镜140的物侧面胶合，使第三透镜130和第四透镜140胶合，进一步消除系统色差。

可选的，透镜靠近物面一侧的表面为物侧面，透镜靠近像面一侧的表面为像侧面；第一透镜110的物侧面为凸面，第一透镜110的像侧面为凹面；第二透镜120的物侧面为凹面，第二透镜120的像侧面为凸面；第三透镜130的物侧面为凸面或者凹面，第三透镜130的像侧面为凹面；第四透镜140的物侧面为凹面，第四透镜140的像侧面为凸面；第五透镜150的物侧面为凹面，第五透镜150的像侧面为凸面或者凹面。

示例性的，通过设定第一透镜110至第五透镜150的物侧面和像侧面的形状特性，可以得到具有凸凹结构的第一透镜110，凹凸结构的第二透镜120，凸凹或双凹结构的第三透镜130，凹凸结构的第四透镜140，凹凸或双凹结构的第五透镜150，得到特定组合的光学系统结构，保证各个透镜之间装配合理，有利于实现镜头的小型化设计。

可选的，透镜靠近物面一侧的表面为物侧面，透镜靠近像面一侧的表面为像侧面；第一透镜110的物侧面为凹面，第一透镜110的像侧面为凹面；第二透镜120的物侧面为凹面，第二透镜120的像侧面为凹面；第三透镜130的物侧面为凸面或者凹面，第三透镜130的像侧面为凹面；第四透镜140的物侧面为凹面，第四透镜140的像侧面为凸面；第五透镜150的物侧面为凹面，第五透镜150的像侧面为凸面或者凹面。

示例性的，通过设定第一透镜110至第五透镜150的物侧面和像侧面的形状特性，可以得到具有双凹结构的第一透镜110，双凹结构镜的第二透镜120，凸凹或双凹结构的第三透镜130，凹凸结构的第四透镜140，凹凸或双凹结构的第五透镜150，得到特定组合的光学系统结构，保证各个透镜之间装配合理，有利于实现镜头的小型化设计。

可选的，第一透镜焦距为f1，第二透镜焦距为f2，第三透镜焦距为f3，第四透镜焦距为f4，第五透镜焦距为f5，车载定焦镜头的焦距为f，其中：0.8≤|f1/f| ≤3.2；1≤|f2/f|≤1.8；1.8≤|f3/f|≤3.9；1≤|f4/f|≤1.8；1.9≤|f5/f|≤2.8。通过合理设置各个镜头与车载定焦镜头的焦距关系，使整个光学系统的球差和场曲同时减小，保证轴上和离轴视场像质，确保光学系统的高清成像的要求。进一步的，通过合理设置各个透镜的焦距，有利于实现较小的光路，有利于实现镜头的小型化设计。

可选的，第一透镜的折射率为n1，第二透镜的折射率为n2，第三透镜的折射率为n3，第四透镜的折射率为n4，第五透镜的折射率为n5；第一透镜的阿贝率为v1，第二透镜的阿贝率为v2，第三透镜的阿贝率为v3，第四透镜的阿贝率为v4，第五透镜的阿贝率为v5；其中，1.48<n1<1.85，38<v1≤95；1.4<n2<2.35， 34<v2≤95；1.85<n3<2.0，15≤v3<36；1.55<n4<1.72，64<v4≤95；1.44<n5<1.96， 79<v5≤95。

示例性的，折射率是光在真空中的传播速度与光在该介质中的传播速度之比，主要用来描述材料对光的折射能力，不同的材料的折射率不同。阿贝数是用以表示透明介质色散能力的指数，介质色散越严重，阿贝数越小；反之，介质的色散越轻微，阿贝数越大。通过搭配设置车载定焦镜头中各透镜的折射率和阿贝数，保证前后组镜片的入射角大小的均衡性，以降低镜头的敏感性，提高镜头的稳定性。

可选的，透镜靠近像面一侧的表面为像侧面，第五透镜150的像侧面的光轴中心至像面的距离为BFL；车载定焦镜头的总长为TTL，其中：BFL/TTL≥ 0.32。

示例性的，第五透镜150的像侧面的光轴中心至像面的距离可以理解为车载定焦镜头的后焦，通过合理设置车载定焦镜头的总长TTL和车载定焦镜头的后焦BFL满足BFL/TTL≥0.32，可以保证整个车载定焦镜头的结构紧凑，有效缩短车载定焦镜头的长度，确保成像传感器和平板滤光片有足够的安装空间，方便安装和使用。

可选的，车载定焦镜头还包括光阑；光阑设置在第一透镜110和所述第二透镜120之间的光路中；或者，所述光阑设置在所述第二透镜和所述第三透镜之间的光路中。

具体的，通过将光阑设置在第一透镜110和第二透镜120之间的光路中，调节第二透镜120前端的光束的传播方向，调整光束进入第二透镜120的入射角。或者通过将光阑设置在第二透镜120和第三透镜130之间的光路中，调节第三透镜130前端的光束的传播方向，调整光束进入第二透镜120的入射角有利于提高车载定焦镜头的成像质量。

本实用新型实施例提供的车载定焦镜头，采用5片球面透镜的组合方式，通过合理分配各透镜的光焦度、阿贝数等，确保光学系统性能的同时保证镜片成本低、易于批量生产。在确保镜头在光圈F数≤1.6的前提下，最大可以匹配 1/2.7″的sensor芯片，车载定焦镜头的后焦BFL同车载定焦镜头的总长TTL 的比满足：BFL/TTL≥0.32，该车载定焦镜头保证了视野的开阔性，增大了镜头靶面以及高清成像的要求。

下面参照附图进一步描述可适用于上述实施方式的车载定焦镜头的具体实施例。

实施例一

继续参照图1，本实用新型实施例一提供的车载定焦镜头，包括沿光轴从物面到像面依次排列的第一透镜110、第二透镜120、第三透镜130、第四透镜 140和第五透镜150，第一透镜110和第二透镜120的光焦度相反，第三透镜 130为负光焦度透镜，第四透镜140为光焦度透镜，第五透镜150为正光焦度透镜；其中，第一透镜光焦度为ψ1，第二透镜光焦度为ψ2，第三透镜光焦度为ψ3，第四透镜光焦度为ψ4，第五透镜光焦度为ψ5；其中：-0.3＜ψ1＜0.1； -0.2＜ψ2＜0.2；-0.2＜ψ3＜0；0.05＜ψ4＜0.2；0＜ψ5＜0.1。

表1示出了实施例一提供的车载定焦镜头中各透镜的曲率半径、厚度及材料的光学物理参数。

表1车载定焦镜头的光学物理参数

(f＝5.8mm；F＝1.6；BFL/TTL＝0.32)

表1中的面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，其中“S1”代表第一透镜的前表面，“S2”代表第一透镜的后表面，依次类推；“STO”代表所述镜头的光阑；曲率半径代表镜片表面的弯曲程度，正值代表该表面弯向像面一侧，负值代表该表面弯向物面一侧，其中“PL”代表该表面为平面，曲率半径为无穷大；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离，折射率代表当前表面到下一表面之间的材料对光线的偏折能力，空格代表当前位置为空气，折射率为1；阿贝数代表当前表面到下一表面之间的材料对光线的色散特性，空格代表当前位置为空气；曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

本实用新型实施例一提供的车载定焦镜头还包括光阑，光阑设置在第一透镜110和第二透镜120之间的光路中。通过增设光阑可以调节光束的传播方向，有利于提高成像质量。光阑可以位于第一透镜110和第二透镜120之间的光路中，但本实用新型实施例对光阑的具体位置设置不进行限定。

进一步，图2为本实用新型实施例一提供的一种车载定焦镜头的轴向像差示意图，具体为光瞳半径为1.7933mm下的轴向像差示意图。该车载定焦镜头在不同波长(0.436μm、0.486μm、0.588μm和0.656μm)下的球差均在0.1mm 以内，不同的波长在图中分别以101、102、103、和104的方式进行标记，其中101、102、103和104分别对应0.436μm、0.486μm、0.588μm和0.656μm的波长。从图中可以知道，不同波长曲线相对较集中，说明该车载定焦镜头的轴向像差很小，从而可知，本实用新型实施例提供的车载定焦镜头能够较好地校正像差。

图3为本实用新型实施例一提供的一种车载定焦镜头的场曲示意图。如图 3所示，在坐标系中，水平坐标表示场曲的大小，单位为mm；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；其中T表示子午，S表示弧失；图3具体为波长0.436μm 到0.656μm波段之间光线的场曲示意图，例如0.436μm、0.486μm、0.588μm和 0.656μm，从图中可以看出，本实施例提供的车载定焦镜头对波长0.436μm到 0.656μm的光，在场曲上被有效地控制，即在成像时，中心的像质和周边的像质差距较小。

图4为本实用新型实施例一提供的一种车载定焦镜头的畸变示意图。在坐标系中，水平坐标表示畸变的大小，单位为％；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；由图4坐标系可以看出，本实施例提供的车载定焦镜头的畸变得到了较好地矫正，成像畸变较小，满足低畸变的要求。

图5为本实用新型实施例一提供的一种车载定焦镜头的色差示意图，具体为最大市场为41.000Deg下的色差示意图。其中，垂直方向表示视场角的归一化，0表示在光轴上，垂直方向顶点表示最大的视场半径；水平方向为以0.588μm 为基准子午范围的偏移量，单位μm。图中曲线上的数字表示了该曲线表示的波长，不同的波长在图中分别以105、106、107、和108的方式进行标记，其中 105、106、107和108分别对应0.436μm、0.486μm、0.588μm和0.656μm的波长，单位μm，由图5可以看出，垂轴色差可控制在(-3μm,3μm)范围内。

结合图2、图3、图4和图5所示，本实用新型实施例一提供的车载定焦镜头轴向像差小、场曲较小、畸变小、色差小。即在成像时，中心的像质和周边的像质差距较小；像质较高，满足车载定焦镜头高清成像的要求。

综上所述，本实用新型实施例一提供的车载定焦镜头，采用5片球面透镜的组合方式，通过合理分配各透镜的光焦度、阿贝数等，确保光学系统性能的同时保证镜片成本低、易于批量生产。在确保镜头在光圈数F＝1.6的前提下，最大可以匹配1/2.7″的sensor芯片，并可以在-40～95℃环境下使用，保证解像力满足高清成像要求。车载定焦镜头的后焦BFL同车载定焦镜头的总长TTL 的比为：BFL/TTL＝0.33，该车载定焦镜头保证了视野的开阔性，增大了镜头靶面以及高清成像的要求。

实施例二

图6为本实用新型实施例二提供的一种车载定焦镜头的结构示意图，如图 6所示，本实用新型实施例二提供的车载定焦镜头，包括沿光轴从物面到像面依次排列的第一透镜210、第二透镜220、第三透镜230、第四透镜240和第五透镜250，第一透镜210和第二透镜220的光焦度相反，第三透镜230为负光焦度透镜，第四透镜240为光焦度透镜，第五透镜250为正光焦度透镜；其中，第一透镜光焦度为ψ1，第二透镜光焦度为ψ2，第三透镜光焦度为ψ3，第四透镜光焦度为ψ4，第五透镜光焦度为ψ5；其中：-0.3＜ψ1＜0.1；-0.2＜ψ2＜0.2； -0.2＜ψ3＜0；0.05＜ψ4＜0.2；0＜ψ5＜0.1。

本实用新型实施例二提供的车载定焦镜头还包括光阑，光阑设置在第二透镜220和第三透镜230之间的光路中。通过增设光阑可以调节光束的传播方向，有利于提高成像质量。光阑可以位于第二透镜220和第三透镜230之间的光路中，但本实用新型实施例对光阑的具体位置设置不进行限定。

进一步，图7为本实用新型实施例二提供的一种车载定焦镜头的轴向像差示意图，具体为光瞳半径为1.6643mm下的轴向像差示意图。该车载定焦镜头在不同波长(0.436μm、0.486μm、0.588μm和0.656μm)下的球差均在0.1mm 以内，不同的波长在图中分别以201、202、203、和204的方式进行标记，其中201、202、203和204分别对应0.436μm、0.486μm、0.588μm和0.656μm的波长。不同波长曲线相对较集中，说明该车载定焦镜头的轴向像差很小，从而可知，本实用新型实施例提供的车载定焦镜头能够较好地校正像差。

表2示出了实施例二提供的车载定焦镜头中各透镜的曲率半径、厚度及材料的光学物理参数。

表2车载定焦镜头的光学物理参数

(f＝5.32mm；F＝1.59；BFL/TTL＝0.33)

表2中的面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，其中“S1”代表第一透镜的前表面，“S2”代表第一透镜的后表面，依次类推；“STO”代表所述镜头的光阑；曲率半径代表镜片表面的弯曲程度，正值代表该表面弯向像面一侧，负值代表该表面弯向物面一侧，其中“PL”代表该表面为平面，曲率半径为无穷大；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离，折射率代表当前表面到下一表面之间的材料对光线的偏折能力，空格代表当前位置为空气，折射率为1；阿贝数代表当前表面到下一表面之间的材料对光线的色散特性，空格代表当前位置为空气；曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

图8为本实用新型实施例二提供的一种车载定焦镜头的场曲示意图。如图 8所示，水平坐标表示场曲的大小，单位为mm；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；其中T表示子午，S表示弧失；图8具有为波长0.436μm到0.656μm 波段之间光线的场曲示意图，例如0.436μm、0.486μm、0.588μm和0.656μm。从图中可以看出，本实施例提供的车载定焦镜头对波长0.436μm到0.656μm的光在场曲上被有效地控制，即在成像时中心的像质和周边的像质差距较小。

图9为本实用新型实施例二提供的一种车载定焦镜头的畸变示意图。在坐标系中，水平坐标表示畸变的大小，单位为％；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；由图9坐标系可以看出，本实施例提供的车载定焦镜头的畸变得到了较好地矫正，成像畸变较小，满足低畸变的要求。

图10为本实用新型实施例二提供的一种车载定焦镜头的色差示意图，具体为最大市场为42.000Deg下的色差示意图。其中，垂直方向表示视场角的归一化，0表示在光轴上，垂直方向顶点表示最大的视场半径；水平方向为以0.588μm 为基准子午范围的偏移量，单位μm。图中曲线上的数字表示了该曲线表示的波长，不同的波长在图中分别以205、206、207、和208的方式进行标记，其中 205、206、207和208分别对应0.436μm、0.486μm、0.588μm和0.656μm的波长，单位μm，由图10可以看出，垂轴色差可控制在(-2μm,2μm)范围内。

结合图7、图8、图9和图10所示，本实用新型实施例二提供的车载定焦镜头轴向像差小、场曲较小、畸变小、色差小。即在成像时，中心的像质和周边的像质差距较小；像质较高，满足车载定焦镜头高清成像的要求。

综上所述，本实用新型实施例二提供的车载定焦镜头，采用5片球面透镜的组合方式，通过合理分配各透镜的光焦度、阿贝数等，确保光学系统性能的同时保证镜片成本低、易于批量生产。在确保镜头在光圈数F＝1.59的前提下，最大可以匹配1/2.7″的sensor芯片，并可以在-40～95℃环境下使用，保证解像力满足高清成像要求。车载定焦镜头的后焦BFL同车载定焦镜头的总长TTL 的比为：BFL/TTL＝0.33，该车载定焦镜头保证了视野的开阔性，增大了镜头靶面以及高清成像的要求。

实施例三

图11为本实用新型实施例三提供的一种车载定焦镜头的结构示意图，如图 11所示，本实用新型实施例三提供的车载定焦镜头，包括沿光轴从物面到像面依次排列的第一透镜310、第二透镜320、第三透镜330、第四透镜340和第五透镜350，第一透镜310和第二透镜320的光焦度相反，第三透镜330为负光焦度透镜，第四透镜340为光焦度透镜，第五透镜350为正光焦度透镜；其中，第一透镜光焦度为ψ1，第二透镜光焦度为ψ2，第三透镜光焦度为ψ3，第四透镜光焦度为ψ4，第五透镜光焦度为ψ5；其中：-0.3＜ψ1＜0.1；-0.2＜ψ2＜0.2； -0.2＜ψ3＜0；0.05＜ψ4＜0.2；0＜ψ5＜0.1。

本实用新型实施例三提供的车载定焦镜头还包括光阑，光阑设置在第二透镜320和第三透镜330之间的光路中。通过增设光阑可以调节光束的传播方向，有利于提高成像质量。光阑可以位于第二透镜320和第三透镜330之间的光路中，但本实用新型实施例对光阑的具体位置设置不进行限定。

表3示出了实施例三提供的车载定焦镜头中各透镜的曲率半径、厚度及材料的光学物理参数。

表3车载定焦镜头的光学物理参数

(f＝5.33mm；F＝1.60；BFL/TTL＝0.33)

表3中的面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，其中“S1”代表第一透镜的前表面，“S2”代表第一透镜的后表面，依次类推；“STO”代表所述镜头的光阑；曲率半径代表镜片表面的弯曲程度，正值代表该表面弯向像面一侧，负值代表该表面弯向物面一侧，其中“PL”代表该表面为平面，曲率半径为无穷大；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离，折射率代表当前表面到下一表面之间的材料对光线的偏折能力，空格代表当前位置为空气，折射率为1；阿贝数代表当前表面到下一表面之间的材料对光线的色散特性，空格代表当前位置为空气；曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

进一步，图12为本实用新型实施例三提供的一种车载定焦镜头的轴向像差示意图，具体为光瞳半径为1.6663mm下的轴向像差示意图。该车载定焦镜头在不同波长(0.436μm、0.486μm、0.588μm和0.656μm)下的球差均在0.1mm 以内，不同的波长在图中分别以301、302、303、和304的方式进行标记，其中301、302、303和304分别对应0.436μm、0.486μm、0.588μm和0.656μm的波长。不同波长曲线相对较集中，说明该车载定焦镜头的轴向像差很小，从而可知，本实用新型实施例提供的车载定焦镜头能够较好地校正像差。

图13为本实用新型实施例三提供的一种车载定焦镜头的场曲示意图。如图 13所示，在坐标系中，水平坐标表示场曲的大小，单位为mm；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；其中T表示子午，S表示弧失；图13具有为波长0.436μm 到0.656μm波段之间光线的场曲示意图，例如0.436μm、0.486μm、0.588μm和 0.656μm，从图中可以看出，本实施例提供的车载定焦镜头对波长0.436μm到 0.656μm的光，在场曲上被有效地控制，即在成像时，中心的像质和周边的像质差距较小。

图14为本实用新型实施例三提供的一种车载定焦镜头的畸变示意图。在坐标系中，水平坐标表示畸变的大小，单位为％；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；由图14坐标系可以看出，本实施例提供的车载定焦镜头的畸变得到了较好地矫正，成像畸变较小，满足低畸变的要求。

图15为本实用新型实施例三提供的一种车载定焦镜头的色差示意图，具体为最大市场为42.000Deg下的色差示意图。其中，垂直方向表示视场角的归一化，0表示在光轴上，垂直方向顶点表示最大的视场半径；水平方向为以0.588μm 为基准子午范围的偏移量，单位μm。图中曲线上的数字表示了该曲线表示的波长，不同的波长在图中分别以305、306、307、和308的方式进行标记，其中 305、306、307和308分别对应0.436μm、0.486μm、0.588μm和0.656μm的波长，单位μm，由图15可以看出，垂轴色差可控制在(-2μm,2μm)范围内。

结合图12、图13、图14和图15所示，本实用新型实施例三提供的车载定焦镜头轴向像差小、场曲较小、畸变小、色差小。即在成像时，中心的像质和周边的像质差距较小；像质较高，满足车载定焦镜头高清成像的要求。

综上所述，本实用新型实施例三提供的车载定焦镜头，采用5片球面透镜的组合方式，通过合理分配各透镜的光焦度、阿贝数等，确保光学系统性能的同时保证镜片成本低、易于批量生产。在确保镜头在光圈数F＝1.59的前提下，最大可以匹配1/2.7″的sensor芯片，并可以在-40～95℃环境下使用，保证解像力满足高清成像要求。车载定焦镜头的后焦BFL同车载定焦镜头的总长TTL 的比为：BFL/TTL＝0.32，该车载定焦镜头保证了视野的开阔性，增大了镜头靶面以及高清成像的要求。

实施例四

图16为本实用新型实施例四提供的一种车载定焦镜头的结构示意图，如图16所示，本实用新型实施例四提供的车载定焦镜头，包括沿光轴从物面到像面依次排列的第一透镜410、第二透镜420、第三透镜430、第四透镜440和第五透镜450，第一透镜410和第二透镜420的光焦度相反，第三透镜430为负光焦度透镜，第四透镜440为光焦度透镜，第五透镜450为正光焦度透镜；其中，第一透镜光焦度为ψ1，第二透镜光焦度为ψ2，第三透镜光焦度为ψ3，第四透镜光焦度为ψ4，第五透镜光焦度为ψ5；其中：-0.3＜ψ1＜0.1；-0.2＜ψ2＜0.2； -0.2＜ψ3＜0；0.05＜ψ4＜0.2；0＜ψ5＜0.1。

表4示出了实施例四提供的车载定焦镜头中各透镜的曲率半径、厚度及材料的光学物理参数。

表4车载定焦镜头的光学物理参数

(f＝5.8mm；F＝1.59；BFL/TTL＝0.32)

表4中的面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，其中“S1”代表第一透镜的前表面，“S2”代表第一透镜的后表面，依次类推；“STO”代表所述镜头的光阑；曲率半径代表镜片表面的弯曲程度，正值代表该表面弯向像面一侧，负值代表该表面弯向物面一侧，其中“PL”代表该表面为平面，曲率半径为无穷大；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离，折射率代表当前表面到下一表面之间的材料对光线的偏折能力，空格代表当前位置为空气，折射率为1；阿贝数代表当前表面到下一表面之间的材料对光线的色散特性，空格代表当前位置为空气；曲率半径和厚度的单位均为毫米(mm)。

本实用新型实施例四提供的车载定焦镜头还包括光阑，光阑设置在第一透镜410和第二透镜420之间的光路中。通过增设光阑可以调节光束的传播方向，有利于提高成像质量。光阑可以位于第一透镜410和第二透镜420之间的光路中，但本实用新型实施例对光阑的具体位置设置不进行限定。

进一步，图17为本实用新型实施例四提供的一种车载定焦镜头的轴向像差示意图，具体为光瞳半径为1.8250mm下的轴向像差示意图。该车载定焦镜头在不同波长(0.436μm、0.486μm、0.588μm和0.656μm)下的球差均在0.1mm 以内，不同的波长在图中分别以401、402、403、和404的方式进行标记，其中401、402、403和404分别对应0.436μm、0.486μm、0.588μm和0.656μm的波长。不同波长曲线相对较集中，说明该车载定焦镜头的轴向像差很小，从而可知，本实用新型实施例提供的车载定焦镜头能够较好地校正像差。

图18为本实用新型实施例四提供的一种车载定焦镜头的场曲示意图。如图18 所示，在坐标系中，水平坐标表示场曲的大小，单位为mm；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；其中T表示子午，S表示弧失；图18具体为波长0.436μm 到0.656μm波段之间光线的场曲示意图，例如0.436μm、0.486μm、0.588μm和 0.656μm，从图中可以看出，本实施例提供的车载定焦镜头对波长0.436μm到 0.656μm的光，在场曲上被有效地控制，即在成像时，中心的像质和周边的像质差距较小。

图19为本实用新型实施例四提供的一种车载定焦镜头的畸变示意图。在坐标系中，水平坐标表示畸变的大小，单位为％；垂直坐标表示归一化像高，没有单位；由图19坐标系可以看出，本实施例提供的车载定焦镜头的畸变得到了较好地矫正，成像畸变较小，满足低畸变的要求。

图20为本实用新型实施例四提供的一种车载定焦镜头的色差示意图，具体为最大市场为41.000Deg下的色差示意图。其中，垂直方向表示视场角的归一化，0表示在光轴上，垂直方向顶点表示最大的视场半径；水平方向为以0.588μm 为基准子午范围的偏移量，单位μm。图中曲线上的数字表示了该曲线表示的波长，不同的波长在图中分别以405、406、407、和408的方式进行标记，其中 405、406、407和408分别对应0.436μm、0.486μm、0.588μm和0.656μm的波长，单位μm，由图20可以看出，垂轴色差可控制在(-2μm,2μm)范围内。

结合图17、图18、图19和图20所示，本实用新型实施例四提供的车载定焦镜头轴向像差小、场曲较小、畸变小、色差小。即在成像时，中心的像质和周边的像质差距较小；像质较高，满足车载定焦镜头高清成像的要求。

综上所述，本实用新型实施例四提供的车载定焦镜头，采用5片球面透镜的组合方式，通过合理分配各透镜的光焦度、阿贝数等，确保光学系统性能的同时保证镜片成本低、易于批量生产。在确保镜头在光圈数F＝1.59的前提下，最大可以匹配1/2.7″的sensor芯片，并可以在-40～95℃环境下使用，保证解像力满足高清成像要求。车载定焦镜头的后焦BFL同车载定焦镜头的总长TTL 的比为：BFL/TTL＝0.32，该车载定焦镜头保证了视野的开阔性，增大了镜头靶面以及高清成像的要求。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种车载定焦镜头，其特征在于，包括沿光轴从物面到像面依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜；

所述第一透镜和所述第二透镜的光焦度相反，所述第三透镜为负光焦度透镜，所述第四透镜为正光焦度透镜，所述第五透镜为正光焦度透镜；

所述第一透镜光焦度为ψ1，第二透镜光焦度为ψ2，第三透镜光焦度为ψ3，第四透镜光焦度为ψ4，第五透镜光焦度为ψ5；其中：

-0.3＜ψ1＜0.1；-0.2＜ψ2＜0.2；-0.2＜ψ3＜0；0.05＜ψ4＜0.2；0＜ψ5＜0.1。

2.根据权利要求1所述的车载定焦镜头，其特征在于，所述第一透镜为正光焦度透镜，所述第二透镜为负光焦度透镜；

或者，所述第一透镜为负光焦度透镜，所述第二透镜为正光焦度透镜。

3.根据权利要求1所述的车载定焦镜头，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜和所述第五透镜均为球面透镜。

4.根据权利要求1所述的车载定焦镜头，其特征在于，所述第三透镜和所述第四透镜为胶合透镜。

5.根据权利要求1所述的车载定焦镜头，其特征在于，透镜靠近所述物面一侧的表面为物侧面，透镜靠近所述像面一侧的表面为像侧面；

所述第一透镜的物侧面为凸面，所述第一透镜的像侧面为凹面；

所述第二透镜的物侧面为凹面，所述第二透镜的像侧面为凸面；

所述第三透镜的物侧面为凸面或者凹面，所述第三透镜的像侧面为凹面；

所述第四透镜的物侧面为凹面，所述第四透镜的像侧面为凸面；

所述第五透镜的物侧面为凹面，所述第五透镜的像侧面为凸面或者凹面。

6.根据权利要求1所述的车载定焦镜头，其特征在于，透镜靠近所述物面一侧的表面为物侧面，透镜靠近所述像面一侧的表面为像侧面；

所述第一透镜的物侧面为凹面，所述第一透镜的像侧面为凹面；

所述第二透镜的物侧面为凹面，所述第二透镜的像侧面为凹面；

所述第三透镜的物侧面为凸面或者凹面，所述第三透镜的像侧面为凹面；

所述第四透镜的物侧面为凹面，所述第四透镜的像侧面为凸面；

所述第五透镜的物侧面为凹面，所述第五透镜的像侧面为凸面或者凹面。

7.根据权利要求1所述的车载定焦镜头，其特征在于，所述第一透镜焦距为f1，第二透镜焦距为f2，第三透镜焦距为f3，第四透镜焦距为f4，第五透镜焦距为f5，所述车载定焦镜头的焦距为f，其中：

0.8≤|f1/f|≤3.2；1≤|f2/f|≤1.8；1.8≤|f3/f|≤3.9；1≤|f4/f|≤1.8；1.9≤|f5/f|≤2.8。

8.根据权利要求1所述的车载定焦镜头，其特征在于，所述第一透镜的折射率为n1，所述第二透镜的折射率为n2，所述第三透镜的折射率为n3，所述第四透镜的折射率为n4，所述第五透镜的折射率为n5；

所述第一透镜的阿贝率为v1，所述第二透镜的阿贝率为v2，所述第三透镜的阿贝率为v3，所述第四透镜的阿贝率为v4，所述第五透镜的阿贝率为v5；

其中，1.48<n1<1.85，38<v1≤95；

1.4<n2<2.35，34<v2≤95；

1.85<n3<2.0，15≤v3<36；

1.55<n4<1.72，64<v4≤95；

1.44<n5<1.96，79<v5≤95。

9.根据权利要求1所述的车载定焦镜头，其特征在于，透镜靠近所述像面一侧的表面为像侧面，所述第五透镜的像侧面的光轴中心至像面的距离为BFL；

所述车载定焦镜头的总长为TTL，其中：

BFL/TTL≥0.32。

10.根据权利要求1所述的车载定焦镜头，其特征在于，所述车载定焦镜头还包括光阑；

所述光阑设置在所述第一透镜和所述第二透镜之间的光路中；

或者，所述光阑设置在所述第二透镜和所述第三透镜之间的光路中。

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