CN216595699U

CN216595699U - 一种光学成像系统

Info

Publication number: CN216595699U
Application number: CN202122925013.8U
Authority: CN
Inventors: 许熠宸; 罗杰; 戴敏林; 薛政云; 胡青平
Original assignee: Fujian Forecam Tiantong Optics Co Ltd
Current assignee: Fujian Forecam Tiantong Optics Co Ltd
Priority date: 2021-11-26
Filing date: 2021-11-26
Publication date: 2022-05-24
Anticipated expiration: 2031-11-26

Abstract

本实用新型涉及一种光学成像系统，包括沿光线入射光路自左向右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、第六透镜以及第七透镜；第一透镜为弯月负透镜，第二透镜为弯月负透镜，第三透镜为双凸正透镜，第四透镜为弯月负透镜，第五透镜为双凸正透镜，第六透镜为双凸正透镜，第七透镜为弯月负透镜；所有透镜均由玻璃材料制成。结构合理，采用全玻结构设计，相较于当前市面上大量存在玻塑或全塑系统具有更好的光学稳定性。同时，本系统视场极大，可以实现车外环境的无死角监控。为了适应不同光线环境，采用了小F数，宽工作波段设计。本实用新型在‑40℃至105℃温度环境内温飘表现良好，进一步提升了其光学与结构稳定性。

Description

一种光学成像系统

技术领域

本实用新型涉及一种光学成像系统。

背景技术

ADAS系统通过对外界环境进行辨识、侦测、追踪，可以有效帮助驾驶员规避交通安全风险，提升驾驶品质。随着光学、传感器以及信息技术的迅速发展，ADAS系统已经从最初的被动报警发展成为了主动干预。其中，光学镜头的发展发挥了重要的作用，超广角、高像质镜头的出现极大地提升了ADAS系统的有效视野与性能，一些汽车厂商甚至开始尝试开发基于ADAS的无人驾驶汽车。然而，一些知名厂商因为驾驶辅助系统失效而导致交通事故的新闻引起了社会的广泛关注与忧虑，而其中的一大争议焦点就是ADAS能否实现全天候的稳定车外环境识别与监控。

实用新型内容

鉴于现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种光学成像系统，结构简单，便捷高效。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种光学成像系统，包括沿光线入射光路自左向右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、第六透镜以及第七透镜；第一透镜为弯月负透镜，第二透镜为弯月负透镜，第三透镜为双凸正透镜，第四透镜为弯月负透镜，第五透镜为双凸正透镜，第六透镜为双凸正透镜，第七透镜为弯月负透镜；所有透镜均由玻璃材料制成。

优选的，第四透镜与第五透镜相互胶合成为双胶合透镜。

优选的，光学系统的焦距为f，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜的焦距分别为f₁、f₂、f₃、f₄，f₅、f₆、f₇，其中f₁、f₂、f₃、f₄、f₅、f₆、f₇与f满足以下比例：-6.0<f₁/f<-3.0，-3.0<f₂/f<-1.0，2.0<f₃/f<4.5，-3.5<f₄/f<-0.5，0.5<f₅/f<3.0，1.0<f₆/f<3.0，-5.0<f₇/f<-3.0。

优选的，第一透镜满足关系式：N_d≥1.5，V_d≥50.0；第二透镜满足关系式：N_d≥1.5，V_d≤50.0；第三透镜满足关系式：N_d≥1.5，V_d≤50.0；第四透镜满足关系式：N_d≥1.5，V_d≤40.0；第五透镜满足关系式：N_d≥1.5，V_d≥50.0；第六透镜满足关系式：N_d≥1.5，V_d≥50.0；第七透镜满足关系式：N_d≥1.5，V_d≤50.0；其中N_d为折射率，V_d为阿贝常数。

优选的，第二透镜、第六透镜以及第七透镜为非球面透镜。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：结构合理，采用全玻结构设计，相较于当前市面上大量存在的玻塑或全塑系统具有更好的光学稳定性；结构较简单，尺寸更小；公差敏感度更低，易于装配，成本更低，更适合大规模高良率生产；F数更小，通光口径更大，保证了系统进光量的充足，能够更好地适应多种光线环境；工作波长覆盖可见光与近红外波段，具备全天候的环境感知能力；能够在-40℃至105℃温度范围内稳定工作，具备复杂环境适应性；通过合理的玻璃材料搭配以及镜片光焦度分配，整个光学系统的轴向色差与横向色差得到了很好地校正，合理的面型设计也使得整个光学系统的高级像差得到有效校正，同时每个镜面的光线入射角小，系统总体成像质量优良。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的光学结构示意图；

图2是本实用新型实施例一的全工作波段轴向色差图；

图3是本实用新型实施例一的全工作波段场曲图；

图4是本实用新型实施例一的全工作波段畸变图；

图5是本实用新型实施例二的光学结构示意图；

图6是本实用新型实施例二的全工作波段轴向色差图；

图7是本实用新型实施例二的全工作波段场曲图；

图8是本实用新型实施例二的全工作波段畸变图。

图中：L1-第一透镜；L2-第二透镜；L3-第三透镜；STO-光阑；L4-第四透镜；L5-第五透镜；L6-第六透镜；L7-第七透镜，L8-滤光片；L9-保护玻璃；IMG-成像面。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1～8所示，本实施例提供了一种光学成像系统，包括沿光线入射光路自左向右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、第六透镜以及第七透镜；第一透镜为弯月负透镜，第二透镜为弯月负透镜，第三透镜为双凸正透镜，第四透镜为弯月负透镜，第五透镜为双凸正透镜，第六透镜为双凸正透镜，第七透镜为弯月负透镜；所有透镜均由玻璃材料制成。

在本实用新型实施例中，第四透镜与第五透镜相互胶合成为双胶合透镜。

在本实用新型实施例中，光学系统的焦距为f，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜的焦距分别为f₁、f₂、f₃、f₄，f₅、f₆、f₇，其中f₁、f₂、f₃、f₄、f₅、f₆、f₇与f满足以下比例：-6.0<f₁/f<-3.0，-3.0<f₂/f<-1.0，2.0<f₃/f<4.5，-3.5<f₄/f<-0.5，0.5<f₅/f<3.0，1.0<f₆/f<3.0，-5.0<f₇/f<-3.0。

在本实用新型实施例中，第一透镜满足关系式：N_d≥1.5，V_d≥50.0；第二透镜满足关系式：N_d≥1.5，V_d≤50.0；第三透镜满足关系式：N_d≥1.5，V_d≤50.0；第四透镜满足关系式：N_d≥1.5，V_d≤40.0；第五透镜满足关系式：N_d≥1.5，V_d≥50.0；第六透镜满足关系式：N_d≥1.5，V_d≥50.0；第七透镜满足关系式：N_d≥1.5，V_d≤50.0；其中N_d为折射率，V_d为阿贝常数。

在本实用新型实施例中，第二透镜、第六透镜以及第七透镜为非球面透镜。非球面曲线方程表达式为：

其中，Z为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的离矢高；c为非球面的近轴曲率；k为圆锥常数；α₁、α₂、α₃、α₄、α₅、α₆、α₇、α₈均为高次项系数。

在本实用新型实施例中，光学系统的光学总长度TTL与光学系统的焦距f之间满足：TTL/f≤7.8。

在本实用新型实施例中，光学系统的F数<2.0。

在本实用新型实施例中，第七透镜的后侧设有滤光片，滤光片的后侧设有保护玻璃。

本实用新型结构合理，采用全玻结构设计，相较于当前市面上大量存在的玻塑或全塑系统具有更好的光学稳定性。同时，本系统视场极大，可以实现车外环境的无死角监控。为了适应不同光线环境，本实用新型采用了小F数，宽工作波段设计。此外，本实用新型在-40℃至105℃温度环境内温飘表现良好，进一步提升了其光学与结构稳定性。

具体实施过程：实施例一：

请参阅图1，本实施例光学成像系统从物侧至像侧依次包括：第一透镜为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；第二透镜为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；第三透镜为双凸正透镜，其物侧面与像侧面均为凸面；第四透镜为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；第五透镜为双凸正透镜，其物侧面与像侧面均为凸面；第六透镜为双凸正透镜，其物侧面与像侧面均为凸面；第七透镜为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面。

本实施例光学系统实现的技术指标如下：

(1)焦距：EFFL＝1.27mm；(2)光圈F＝2.0；(3)视场角：2w≥190°；(4)成像圆直径大于φ5mm；(5)工作波段：可见光与近红外；(6)光学总长TTL≤10.0mm；(7)光学后截距BFL≥1.70mm。

为实现上述设计参数，本实施例光学系统所采用的具体设计见下表：

本实施例的光学系统的各非球面透镜的非球面系数如下表：

本实施例光学系统实现了超广角、大孔径、昼夜共用设计，同时对轴上、轴外像差进行了良好的校正。

实施例二：

请参阅图5，本实施例光学成像系统从物侧至像侧依次包括：

第一透镜为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；第二透镜为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；第三透镜为双凸正透镜，其物侧面与像侧面均为凸面；第四透镜为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；第五透镜为双凸正透镜，其物侧面与像侧面均为凸面；第六透镜为双凸正透镜，其物侧面与像侧面均为凸面；第七透镜为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面。

本实施例光学系统实现的技术指标如下：

(1)焦距：EFFL＝1.23mm；(2)光圈F＝2.0；(3)视场角：2w≥190°；(4)成像圆直径大于φ4.9mm；(5)工作波段：可见光与近红外；(6)光学总长TTL≤10.0mm；(7)光学后截距BFL≥1.50mm。

本实施例的光学系统的各非球面透镜的非球面系数如下表：

本实施例光学系统实现了超广角、大孔径、昼夜共用设计，同时对轴上、轴外像差进行了良好的校正。此外，本实施例对-40℃至105℃温度区间内的光学及结构稳定性进行了针对性的优化，使本实用新型具有了更优的复杂环境适应性。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims

1.一种光学成像系统，其特征在于：包括沿光线入射光路自左向右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、第六透镜以及第七透镜；第一透镜为弯月负透镜，第二透镜为弯月负透镜，第三透镜为双凸正透镜，第四透镜为弯月负透镜，第五透镜为双凸正透镜，第六透镜为双凸正透镜，第七透镜为弯月负透镜；所有透镜均由玻璃材料制成。

2.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于：第四透镜与第五透镜相互胶合成为双胶合透镜。

3.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于：光学系统的焦距为f，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜的焦距分别为f₁、f₂、f₃、f₄，f₅、f₆、f₇，其中f₁、f₂、f₃、f₄、f₅、f₆、f₇与f满足以下比例：-6.0<f₁/f<-3.0，-3.0<f₂/f<-1.0，2.0<f₃/f<4.5，-3.5<f₄/f<-0.5，0.5<f₅/f<3.0，1.0<f₆/f<3.0，-5.0<f₇/f<-3.0。

4.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于：第一透镜满足关系式：N_d≥1.5，V_d≥50.0；第二透镜满足关系式：N_d≥1.5，V_d≤50.0；第三透镜满足关系式：N_d≥1.5，V_d≤50.0；第四透镜满足关系式：N_d≥1.5，V_d≤40.0；第五透镜满足关系式：N_d≥1.5，V_d≥50.0；第六透镜满足关系式：N_d≥1.5，V_d≥50.0；第七透镜满足关系式：N_d≥1.5，V_d≤50.0；其中N_d为折射率，V_d为阿贝常数。

5.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于：第二透镜、第六透镜以及第七透镜为非球面透镜。