CN216526498U - 一种用于感知系统的广角镜头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于感知系统的广角镜头，包括从物侧至像侧沿一光轴依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜，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、第四透镜均具正屈光度，所述第五透镜具正屈光度，所述第六透镜具负屈光度，所述第七透镜具正屈光度，且所述第五透镜的像侧面与所述第六透镜的物侧面相互胶合。本实用新型用于感知系统的广角镜头外径小、总长短、体积小；大像面设计，同时高像素，支持4K级车载传感器要求；其相对照度大于70％，亮度均匀；镜头通光大，低照效果好；在‑40℃到105℃环境下不失焦，保证成像质量，满足车规要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及光学镜头技术领域，具体而言，涉及一种用于感知系统的广角镜头。
背景技术
人类对外界环境的感知80％来自于视觉，是否具有先进的视觉系统已成为判断机器人智能水平的重要标志。感知系统的任务是获取外部环境和自身状态信息，它是人类感觉器官的延伸。感知传感器基于眼睛与大脑生理学，可以很方便的与电子设备集成一体，向机器人提供先进的视觉感知系统，其中，镜头是感知系统的一个重要部件。
现有的车载感知系统镜头普遍存在以下缺陷：镜头分辨率不高，一般在2M 左右，到大靶面区域，解像力急剧下降；镜头一般中心亮，边缘暗，且镜头通光较小，能量利用率不高，低照效果不好；镜头结构复杂、外径大、总长长；镜头使用温度范围较窄，在高低温环境下容易失焦。
鉴于此，本申请发明人发明了一种用于感知系统的广角镜头。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种像素高、体积小、相对照度高、高低温不失焦的用于感知系统的广角镜头。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种用于感知系统的广角镜头，包括从物侧至像侧沿一光轴依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜，所述第一透镜至第七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，且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，所述第三透镜、第四透镜均具正屈光度；
所述第五透镜具正屈光度，且第五透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
所述第六透镜具负屈光度，且第六透镜的物侧面为凹面，像侧面为凹面；
所述第七透镜具正屈光度，且第七透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
且所述第五透镜的像侧面与所述第六透镜的物侧面相互胶合。
进一步地，所述第一透镜满足：nd1＞1.8，其中，nd1为第一透镜的折射率。
进一步地，该镜头满足：-0.6<f1/f7<-1，其中，f1为所述第一透镜焦距， f7为所述第七透镜的焦距。
进一步地，所述第四透镜满足：nd4＞1.7，其中，nd4为所述第四透镜的折射率。
进一步地，所述第五透镜为正透镜，且所述第五透镜的折射率温度系数 dn/dT＜-2*10E-6。
进一步地，该镜头满足：|Vd6-Vd5|>30，其中，Vd5为所述第五透镜色散系数，Vd6为所述第六透镜色散系数。
进一步地，所述第三透镜、第四透镜、第七透镜均为非球面透镜。
进一步地，该镜头满足：TTL/h≤3.5，其中，TTL为镜头的光学总长，h 为镜头的设计像高。
进一步地，该镜头水平视场角大于等于120°。
进一步地，该镜头的成像像高小于等于9.5mm。
采用上述技术方案后，本实用新型具有如下优点：
本实用新型用于感知系统的广角镜头外径小、总长短、体积小；大像面设计，同时高像素，支持4K级车载传感器要求；其相对照度大于70％，亮度均匀；镜头通光大，低照效果好；在-40℃到105℃环境下不失焦，保证成像质量，满足车规要求。
附图说明
图1为本实用新型实施例1的光路图；
图2为本实用新型实施例1中镜头在可见光下的MTF曲线图；
图3为本实用新型实施例1中镜头在可见光下的相对照度图；
图4为本实用新型实施例2的光路图；
图5为本实用新型实施例2中镜头在可见光下的MTF曲线图；
图6为本实用新型实施例2中镜头在可见光下的相对照度图；
图7为本实用新型实施例3的光路图；
图8为本实用新型实施例3中镜头在可见光下的MTF曲线图；
图9为本实用新型实施例3中镜头在可见光下的相对照度图。
附图标记说明：
1、第一透镜；2、第二透镜；3、第三透镜；4、第四透镜；5、第五透镜； 6、第六透镜；7、第七透镜；8、光阑。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
这里所说的「一透镜具有正屈光率(或负屈光率)」，是指所述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(lens data sheet)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。
本实用新型公开了一种用于感知系统的广角镜头，包括从物侧至像侧沿一光轴依次设置的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、光阑8、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7，所述第一透镜1至第七透镜7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，且第一透镜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，且第二透镜2的物侧面与像侧面均可为凹面或凸面；
所述第三透镜3具正屈光度，且第三透镜3的物侧面与像侧面均可为凹面或凸面；
所述第四透镜4具正屈光度，且第四透镜4的物侧面与像侧面均可为凹面或凸面；
所述第五透镜5具正屈光度，且第五透镜5的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
所述第六透镜6具负屈光度，且第六透镜6的物侧面为凹面，像侧面为凹面；
所述第七透镜7具正屈光度，且第七透镜7的物侧面为凸面，像侧面为凸面。
所述第五透镜5的像侧面与所述第六透镜6的物侧面相互胶合，且满足： |Vd6-Vd5|>30，其中，Vd5为所述第五透镜5色散系数，Vd6为所述第六透镜 6色散系数。胶合透镜组合可以减小系统的公差敏感度，可以降低镜片因在组立过程中产生的倾斜/偏芯等公差敏感度问题，也可以残留部分色差以平衡光学系统的色差；而胶合透镜采用高低色散材料结合，则有利于校正色差，优化像质。
所述第五透镜5为正透镜，且在-40℃～105℃温度范围下材料的折射率温度系数dn/dT为负值，具体的，所述第五透镜5的折射率温度系数dn/dT＜- 2*10E-6。如此可有效平衡温飘，实现无热化，使得镜头在高低温环境下不失焦。满足上述条件的材料如：H-ZPK5/H-FK61等。
所述第一透镜1满足：nd1＞1.8，其中，nd1为第一透镜1的折射率。所述第一透镜1采用高折射率设计，可以减小镜头外径，实现镜头小型化。
该镜头满足：-0.6<f1/f7<-1，其中，f1为所述第一透镜1焦距，f7为所述第七透镜7的焦距。如此可平衡光焦度，提高系统性能。
所述第四透镜4满足：nd4＞1.7，其中，nd4为所述第四透镜4的折射率。如此可提高镜头分辨率，使光线平缓过渡到后面光学系统，降低系统敏感度。
该镜头满足：TTL/h≤3.5，其中，TTL为镜头的光学总长，h为镜头的设计像高。如此能够实现光学镜头小型化。
所述第三透镜3、第四透镜4、第七透镜7均为非球面透镜。镜头采用多片非球面设计，可大大缩短系统的外径和总长，实现镜头小型化，同时可有效矫正前面镜片产生的球差、场曲、畸变等像差，使边缘的成像会更加清晰，保证成像质量。
该镜头水平视场角大于等于120°，且该镜头的成像像高小于等于9.5mm。
该镜头光圈光圈为FNO＝1.6，镜头通光大，低照效果好。
下面将以具体实施例对本实用新型的用于感知系统的广角镜头进行详细说明。
实施例1
参照图1所示，本实用新型公开了一种用于感知系统的广角镜头，包括从物侧至像侧沿一光轴依次设置的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、光阑8、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7，所述第一透镜1至第七透镜7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，且第一透镜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，且第二透镜2的物侧面为凹面，像侧面为凹面；
所述第三透镜3具正屈光度，且第二透镜2的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
所述第四透镜4具正屈光度，且第二透镜2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，且第五透镜5的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
所述第六透镜6具负屈光度，且第六透镜6的物侧面为凹面，像侧面为凹面；
所述第七透镜7具正屈光度，且第七透镜7的物侧面为凸面，像侧面为凸面。
本具体实施例的详细光学数据如表1-1所示。
表1-1实施例1的详细光学数据
| 表面 | 半径 | 间隔 | 材质 | 折射率 | 色散系数 | 焦距 | |
| 1 | 第一透镜 | 23.031 | 1 | 玻璃 | 1.91 | 35.26 | -8.70 |
| 2 | 5.813 | 4.5 | |||||
| 3 | 第二透镜 | -12.227 | 0.8 | 玻璃 | 1.49 | 70.42 | -10.10 |
| 4 | 8.496 | 1.9 | |||||
| 5 | 第三透镜 | 16.022 | 3 | 玻璃 | 1.88 | 37.22 | 9.70 |
| 6 | -16.926 | 5.1 | |||||
| 7 | STO | Infinity | 0.1 | ||||
| 8 | 第四透镜 | 9.030 | 2.1 | 玻璃 | 1.85 | 40.10 | 11.00 |
| 9 | 207.120 | 0.1 | |||||
| 10 | 第五透镜 | 9.916 | 1.9 | 玻璃 | 1.59 | 68.62 | 7.20 |
| 11 | 第六透镜 | -6.934 | 0.5 | 玻璃 | 1.81 | 22.76 | -4.40 |
| 12 | 7.595 | 0.98 | |||||
| 13 | 第七透镜 | 15.569 | 2.1 | 玻璃 | 1.77 | 49.60 | 9.30 |
| 14 | -12.594 | 5.6 | |||||
| 15 | Infinity |
本实施例中，所述第三透镜3、第四透镜4、第七透镜7均为非球面透镜。非球面透镜表面曲线的方程式表示如下：
其中，
z：非球面之深度(非球面上距离光轴为y的点，与相切于非球面光轴上顶点之切面，两者间的垂直距离)；
c：非球面顶点之曲率(the vertex curvature)；
K：锥面系数(Conic Constant)；
rn：归一化半径(normalization radius(NRADIUS))；
u：r/rn；
am：第m阶Qcon系数(is the mthQcon coefficient)；
Qm con：第m阶Qcon多项式(the mthQcon polynomial)。
本实施例中的非球面数据如表1-2所示。
表1-2实施例1的非球面数据
| 表面 | 5 | 6 | 8 | 9 | 13 | 14 |
| Coefficient on r^2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Coefficient on r^4 | 1.10E-04 | 2.86E-04 | 1.16E-03 | 1.60E-03 | 3.66E-04 | 5.60E-04 |
| Coefficient on r^6 | 3.93E-06 | -1.53E-06 | 4.95E-05 | 1.02E-04 | 1.68E-05 | 1.00E-05 |
| Coefficient on r^8 | 2.94E-08 | 2.52E-07 | -1.60E-06 | -7.02E-06 | -7.53E-07 | 2.42E-07 |
| Coefficient on r^10 | 1.69E-10 | -7.59E-09 | 2.30E-07 | 9.37E-07 | 2.68E-08 | 0 |
| Coefficient on r^12 | -9.66E-11 | 0 | 0 | 0 | -1.19E-24 | 0 |
本实施例中，镜头在可见光下的MTF曲线图请参阅图2，从图中可以看出，该款镜头的空间频率达100lp/mm时，MTF值大于0.55，成像质量优良，镜头的分辨率高。镜头在可见光下的相对照度图请参阅图3，从图中可以看出，相对照度大于70％，亮度均匀，成像均匀。
实施例2
如图4所示，一种用于感知系统的广角镜头，包括从物侧至像侧沿一光轴依次设置的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、光阑8、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7，所述第一透镜1至第七透镜7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，且第一透镜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，且第二透镜2的物侧面为凹面，像侧面为凸面；
所述第三透镜3具正屈光度，且第二透镜2的物侧面为凸面，像侧面为凹面；
所述第四透镜4具正屈光度，且第二透镜2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，且第五透镜5的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
所述第六透镜6具负屈光度，且第六透镜6的物侧面为凹面，像侧面为凹面；
所述第七透镜7具正屈光度，且第七透镜7的物侧面为凸面，像侧面为凸面。
本具体实施例的详细光学数据如表2-1所示。
表2-1实施例2的详细光学数据
| 表面 | 半径 | 间隔 | 材质 | 折射率 | 色散系数 | 焦距 | |
| 1 | 第一透镜 | 22.517 | 1 | 玻璃 | 1.91 | 35.26 | -6.80 |
| 2 | 4.793 | 4 | |||||
| 3 | 第二透镜 | -9.546 | 7 | 玻璃 | 2.05 | 26.94 | -93.70 |
| 4 | -14.546 | 0.1 | |||||
| 5 | 第三透镜 | 8.992 | 2.4 | 玻璃 | 1.81 | 41.00 | 12.60 |
| 6 | 63.883 | 2.7 | |||||
| 7 | STO | Infinity | 0.1 | ||||
| 8 | 第四透镜 | 19.576 | 1.1 | 玻璃 | 1.81 | 41.00 | 117.30 |
| 9 | 23.981 | 0.1 | |||||
| 10 | 第五透镜 | 7.968 | 2.6 | 玻璃 | 1.77 | 49.61 | 4.30 |
| 11 | 第六透镜 | -4.912 | 0.5 | 玻璃 | 1.81 | 25.48 | -3.50 |
| 12 | 6.941 | 0.88 | |||||
| 13 | 第七透镜 | 13.765 | 2.4 | 玻璃 | 1.50 | 81.56 | 9.70 |
| 14 | -6.999 | 4.7 | |||||
| 15 | Infinity |
本实施例中，所述第三透镜3、第四透镜4、第七透镜7均为非球面透镜。
本实施例中的非球面数据如表2-2所示。
表2-2实施例2的非球面数据
本实施例中，镜头在可见光下的MTF曲线图请参阅图5，从图中可以看出，该款镜头的空间频率达100lp/mm时，MTF值大于0.55，成像质量优良，镜头的分辨率高。镜头在可见光下的相对照度图请参阅图6，从图中可以看出，相对照度大于70％，亮度均匀，成像均匀。
实施例3
如图7所示，一种用于感知系统的广角镜头，包括从物侧至像侧沿一光轴依次设置的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、光阑8、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7，所述第一透镜1至第七透镜7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，且第一透镜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，且第二透镜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，且第二透镜2的物侧面为凹面，像侧面为凸面；
所述第四透镜4具正屈光度，且第二透镜2的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
所述第五透镜5具正屈光度，且第五透镜5的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
所述第六透镜6具负屈光度，且第六透镜6的物侧面为凹面，像侧面为凹面；
所述第七透镜7具正屈光度，且第七透镜7的物侧面为凸面，像侧面为凸面。
本具体实施例的详细光学数据如表3-1所示。
表3-1实施例3的详细光学数据
| 表面 | 半径 | 间隔 | 材质 | 折射率 | 色散系数 | 焦距 | |
| 1 | 第一透镜 | 17.424 | 1 | 玻璃 | 1.91 | 35.26 | -8.1 |
| 2 | 5.052 | 2.6 | |||||
| 3 | 第二透镜 | 9.997 | 0.8 | 玻璃 | 1.50 | 81.61 | -19 |
| 4 | 4.740 | 1.9 | |||||
| 5 | 第三透镜 | -32.985 | 5 | 玻璃 | 2.05 | 26.94 | 18.4 |
| 6 | -13.213 | 3.2 | |||||
| 7 | STO | Infinity | 1.1 | ||||
| 8 | 第四透镜 | 12.487 | 1.95 | 玻璃 | 1.77 | 49.60 | 7.8 |
| 9 | -11.045 | 0.1 | |||||
| 10 | 第五透镜 | 11.156 | 2.1 | 玻璃 | 1.59 | 68.62 | 8.5 |
| 11 | 第六透镜 | -8.527 | 0.5 | 玻璃 | 1.78 | 25.72 | -4.4 |
| 12 | 6.075 | 1.5 | |||||
| 13 | 第七透镜 | 11.500 | 2.62 | 玻璃 | 1.50 | 81.61 | 11.2 |
| 14 | -10.026 | 5.5 | |||||
| 15 | Infinity |
本实施例中，所述第三透镜3、第四透镜4、第七透镜7均为非球面透镜。
本实施例中的非球面数据如表3-2所示。
表3-2实施例3的非球面数据
| 表面 | 5 | 6 | 8 | 9 | 13 | 14 |
| Coefficient on r^2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Coefficient on r^4 | -2.61E-03 | -2.67E-03 | -1.44E-04 | 1.81E-04 | -3.08E-04 | -2.26E-03 |
| Coefficient on r^6 | 5.97E-05 | 6.00E-05 | -1.83E-05 | -1.45E-05 | 6.25E-07 | 1.33E-04 |
| Coefficient on r^8 | -1.31E-06 | -3.85E-06 | 0.00E+00 | 1.47E-06 | 0.00E+00 | -6.73E-06 |
| Coefficient on r^10 | 2.17E-08 | 1.64E-07 | -1.21E-07 | -1.00E-07 | 4.16E-08 | 1.68528E-07 |
| Coefficient on r^12 | -2.00E-11 | -5.74331E-09 | 0 | 0 | -9.65E-22 | 4.22529E-22 |
| Coefficient on r^14 | 5.43516E-24 | 3.36622E-26 | 0 | 0 | -2.19829E-25 | 1.44801E-26 |
本实施例中，镜头在可见光下的MTF曲线图请参阅图8，从图中可以看出，该款镜头的空间频率达100lp/mm时，MTF值大于0.55，成像质量优良，镜头的分辨率高。镜头在可见光下的相对照度图请参阅图9，从图中可以看出，相对照度大于70％，亮度均匀，成像均匀。
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 (10)
1.一种用于感知系统的广角镜头，其特征在于：包括从物侧至像侧沿一光轴依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜，所述第一透镜至第七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，且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；所述第三透镜、第四透镜均具正屈光度；
所述第五透镜具正屈光度，且第五透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
所述第六透镜具负屈光度，且第六透镜的物侧面为凹面，像侧面为凹面；
所述第七透镜具正屈光度，且第七透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
且所述第五透镜的像侧面与所述第六透镜的物侧面相互胶合。
2.如权利要求1所述的一种用于感知系统的广角镜头，其特征在于：所述第一透镜满足：nd1＞1.8，其中，nd1为第一透镜的折射率。
3.如权利要求1所述的一种用于感知系统的广角镜头，其特征在于：该镜头满足：-0.6<f1/f7<-1，其中，f1为所述第一透镜焦距，f7为所述第七透镜的焦距。
4.如权利要求1所述的一种用于感知系统的广角镜头，其特征在于：所述第四透镜满足：nd4＞1.7，其中，nd4为所述第四透镜的折射率。
5.如权利要求1所述的一种用于感知系统的广角镜头，其特征在于：所述第五透镜为正透镜，且所述第五透镜的折射率温度系数dn/dT＜-2*10E-6。
6.如权利要求1所述的一种用于感知系统的广角镜头，其特征在于：该镜头满足：|Vd6-Vd5|>30，其中，Vd5为所述第五透镜色散系数，Vd6为所述第六透镜色散系数。
7.如权利要求1所述的一种用于感知系统的广角镜头，其特征在于：所述第三透镜、第四透镜、第七透镜均为非球面透镜。
8.如权利要求1所述的一种用于感知系统的广角镜头，其特征在于：该镜头满足：TTL/h≤3.5，其中，TTL为镜头的光学总长，h为镜头的设计像高。
9.如权利要求1所述的一种用于感知系统的广角镜头，其特征在于：该镜头水平视场角大于等于120°。
10.如权利要求1所述的一种用于感知系统的广角镜头，其特征在于：该镜头的成像像高小于等于9.5mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202220194658.0U CN216526498U (zh) | 2022-01-25 | 2022-01-25 | 一种用于感知系统的广角镜头 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202220194658.0U CN216526498U (zh) | 2022-01-25 | 2022-01-25 | 一种用于感知系统的广角镜头 |
Publications (1)
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