一种车载光学镜头及成像设备的制作方法

1.本技术涉及光学成像领域，尤其是涉及一种车载光学镜头及成像设备。

背景技术：

2.光学镜头在车辆辅助驾驶系统中扮演着重要的作用。尤其是车载光学镜头，安装在汽车驾驶室内或车外，透过镜头在传感器上成像的影像，对车辆行车前方状况做监控。车载镜头在自动驾驶系统中发挥重要作用，并且出于安全性的考虑，车载应用的光学镜头对某些方面的光学参数要求更为严格，尤其是对光学镜头的解像力性能要求越来越高。
3.中国专利公开了一种高清超广角镜头(授权公告号：cn 205861988 u)，提供了一种高清超广角镜头，包括从物方开始沿光轴设置的第一透镜、第二透镜、光阑、第三透镜、第四透镜、第五透镜和滤光片，所述第一透镜为弯月形球面透镜，所述第二透镜为弯月形非球面透镜，所述第三透镜为双凸形或平凸形球面透镜，所述第四透镜为弯月形球面透镜，所述第五透镜为弯月形非球面透镜。
4.现有的同类型产品为了对高解析度的要求，采用全玻结构，不利于实现镜头的小型化要求和低畸变的要求，且成本较高；或者如上述现有技术，采用玻塑混合结构，镜片数量与角度的结构复杂，并且成像效果差，鬼像严重。

技术实现要素：

5.为解决上述背景技术中提出的问题，本技术提出一种车载光学镜头及成像设备，具有结构简单、低成本的特点，并在具有高解像力的同时做到结构的小型化。
6.本技术采用的技术方案为：
7.一种车载光学镜头，其特征在于，包括，
8.从物方至像方沿光轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜和像面；
9.所述第一透镜为物面侧为凸，像面侧为凹面的负光焦度球面玻璃镜片，所述第二透镜为物面侧为凹，像面侧为凸面的正光焦度塑料非球面镜片，所述第三透镜为正光焦度玻璃球面镜片，所述第四透镜为双凸正光焦度玻璃球面镜片，所述第五透镜为负光焦度塑料非球面镜片。
10.所述的第五透镜与像面之间设有滤光片。
11.所述的第二透镜焦距值f2与整个透镜的焦距值f之间满足下列关系：10≥f2/f≥2；所述的第二透镜满足下列关系：1.65≥nd2≥1.5，60≥vd2≥40，其中nd2为第二透镜的光折射率，vd2为第二透镜的阿贝常数；
12.所述的第五透镜焦距值f5与整个透镜的焦距值f之间满足下列关系：-1≥f5/f≥-4；所述的第五透镜满足下列关系：1.7≥nd5≥1.6，40≥vd5≥18，其中nd5为第五透镜的光折射率，vd5为第五透镜的阿贝常数。
13.所述的车载光学镜头满足下列关系：h/d/fov≤0.025；
14.其中，h表示第一透镜朝向物面侧凸面的最大通光口径，d表示成像的像面的最大像面圆直径，fov表示成像的像面的最大像面圆直径所对应的视场角大小。
15.所述的第一透镜焦距值满足下列关系：-1≥f1/f≥-3.5，其中f1为第一透镜的焦距， f为整个镜头的焦距；
16.所述的第一透镜满足下列关系：1.9≥nd1≥1.6，65≥vd1≥35，其中nd1为第一透镜的光折射率，vd1为第一透镜的阿贝常数。
17.所述的第三透镜焦距值满足下列关系：5≥f3/f≥1，其中f3为第三透镜的焦距，f 为整个镜头的焦距；
18.所述的第三透镜满足下列关系：1.7≥nd3≥1.4，85≥vd3≥45，其中nd3为第三透镜的光折射率，vd3为第三透镜的阿贝常数。
19.所述的第四透镜焦距值满足下列关系：4≥f4/f≥1.5，其中f4为第四透镜的焦距， f为整个镜头的焦距；
20.所述的第四透镜满足下列关系：1.7≥nd4≥1.4，85≥vd4≥45，其中nd4为第四透镜的光折射率，vd4为第四透镜的阿贝常数。
21.所述的车载光学镜头满足下列关系：ttl/d≥2；
22.其中，ttl表示第一透镜物面侧顶点到像面距离，d表示成像的像面的最大像面圆直径。
23.所述的第二透镜与第五透镜满足非球面定义方程式：
[0024][0025]
其中z为沿光轴方向的矢高，c代表半径对应的曲率，r为径向坐标，k为圆锥二次曲线常数，a、b、c、d、e、f、g为非球面系数。
[0026]
一种成像设备，其特征在于，包括成像元件以及权利要求1-9中任意一项所述的车载光学镜头，所述的成像元件用于将光学镜头形成的光信号转换为电信号。
[0027]
与现有技术相比，本技术的优点在于，设置第二透镜与第五透镜这两片塑料非球面镜片，使外视场光线具有更好的入射状态，使得镜头在保证较高的解像力的前提下具有更小的体积。
[0028]
设置第三透镜与第四透镜这两片玻璃球面镜片，并且将第三透镜与第四透镜分体设置，使得镜头具有更小的差，从而具有更好的解像力。
[0029]
通过控制各镜片的曲率与形状能够控制并减少鬼像的产生。
[0030]
在使用时，第一透镜的物面侧裸露在外部环境中，第一透镜采用玻璃材料制成，能够使裸露在外部的物面侧具有更好的耐磨性和耐撞击性，使其更适用于车载镜头的使用要求。
[0031]
第三透镜与第四透镜都设置为正光焦度的玻璃球面镜片，高低温不离焦，使其在-40℃～105℃的高低温环境下不虚焦，依然具有良好的光学性能。
[0032]
本发明通过合理的光学结构和两枚塑料镜片的使用，在保证具有较高的解像力的同时，具有更小的前端口径和更小的镜头长度，产生较小的光学畸变和更少的鬼像。
附图说明
[0033]
以下将结合附图和优选实施例来对本技术进行进一步详细描述，但是本领域技术
人员将领会的是，这些附图仅是出于解释优选实施例的目的而绘制的，并且因此不应当作为对本技术范围的限制。此外，除非特别指出，附图仅示意在概念性地表示所描述对象的组成或构造并可能包含夸张性显示，并且附图也并非一定按比例绘制。
[0034]
图1是本发明的一种车载光学镜头的光学结构示意图；
[0035]
图2是本发明的一种车载光学镜头的光学畸变曲线f-tan(θ)；
[0036]
图3是本发明的一种车载光学镜头在不同角度下的解像力曲线。
[0037]
图中：1、第一透镜；2、第二透镜；3、第三透镜；4、光阑；5、第四透镜；6、第五透镜；7、滤光片；8、光轴；9、像面。
具体实施方式
[0038]
为了使本领域的技术人员更好地理解本公开的技术方案，以下结合附图及实施例，对本公开进行详细、清楚、完整的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本公开，并不用于限定本公开。
[0039]
在本发明的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区别技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
[0040]
本领域技术人员应理解的是，在本发明的公开中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
[0041]
实施例一
[0042]
请参阅图1，在本实施例中提供一种车载光学镜头，包括从物方至像方沿光轴8设置的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、光阑4、第四透镜5、第五透镜6和像面9；所述第一透镜1为物面侧为凸，像面侧为凹面的负光焦度球面玻璃镜片，所述第二透镜 2为物面侧为凹，像面侧为凸面的正光焦度塑料非球面镜片，所述第三透镜3为正光焦度玻璃球面镜片，所述第四透镜5为双凸正光焦度玻璃球面镜片，所述第五透镜6为负光焦度塑料非球面镜片。
[0043]
所述的第三透镜3与第四透镜5都采用正光焦度的玻璃球面镜片，高低温不离焦，在-40℃～105℃的高低温环境下仍然能保持优良的光学性能；所述的第四透镜5采用双凸的结构，其可将发散的光线汇聚，并适当进行压缩，使光线走势平稳过渡，顺利进入后方的光学系统，也能进一步收束进入后方光学系统的光线，有利于减小后方光线的光程，实现更短的ttl。
[0044]
所述的第三透镜3与第四透镜5分体设置，使其具有良好的散热性与耐热性，在高温环境中能保持稳定的屈光度，更适应车载的环境。
[0045]
所述的第三透镜3与第四透镜5都采用双凸的正光焦度的镜片，能够进一步矫正前方镜片组产生的像差，同时对光线进行进一步的汇聚；通过设置具有正光焦度的第三透镜3与第四透镜5在前，具有负光焦度的第五透镜6在后，有利于将经过第一透镜1与第二透镜2的光线平缓过渡至第五透镜6，减小光学系统的总体长度。
[0046]
所述的第一透镜1采用玻璃结构，并且其靠近物侧的一面设置为双曲弯月形结构，其靠近像侧的一面设置为内凹的球面结构；设置为所述的双曲弯月形结构，能够尽可能地收集大视场光线，使光线进入后方光学系统，增加通光量。在实际应用中，考虑到车载镜头室外安装使用环境，会处于雨雪等恶劣天气，这样的凸向物侧的弯月形状设计，有利于水滴的滑落，减小对成像的影响；并且第一透镜1凸向物侧的一面在使用时长期裸露在外部环境中，设置成玻璃结构能使其具有更好的耐磨性和耐撞击性，能够更适应车载镜头的使用要求。
[0047]
所述的第二透镜2与第五透镜6设置为塑料制成的非球面镜片，其中第二透镜2为物面侧为凹，像面侧为凸面的正光焦度镜片；塑料材质的镜片拥有较大的热膨胀系数，当镜头所使用的环境温度变化较大时，塑料材质的透镜会引起镜头的光学后焦产生较大的变化量。而非球面透镜的特点是：从透镜中心到周边的曲率是连续变化的，并且与从透镜中心到周边有恒定曲率的球面透镜不同，非球面透镜具有更佳的曲率半径特性，具有改善歪曲像差及改善像散像差的优点。采用非球面透镜后，能够更好地消除在成像时出现的像差，从而提升镜头的成像质量。非球面透镜的设置有助于矫正系统像差，提升解像力。
[0048]
并且通过所述设置为非球面镜片的第二透镜2，能够将经第一透镜1的光线平缓过渡至第三透镜3，减小光学系统的总长；进一步地，使光学系统的各种像差得到充分的校正，在实现结构紧凑的前提下，进一步提高系统分辨率，优化畸变、cra等光学性能。
[0049]
本技术通过优化镜头的形状，合理分配光焦度，适当设置球面和非球面镜面数量，在能够实现高清成像的同时，兼顾镜头的小型化、小畸变、高解像、低成本和较好的温度适应性。满足车载镜头的使用需要。
[0050]
实施例二
[0051]
请参阅图1，在本技术实施例一的基础上，提供另一种实施例，
[0052]
所述第一透镜1焦距值满足下列关系：-1≥f1/f≥-3.5；
[0053]
所述第二透镜2焦距值满足下列关系：10≥f2/f≥2；
[0054]
所述第三透镜3焦距值满足下列关系：5≥f3/f≥1；
[0055]
所述第四透镜5焦距值满足下列关系：4≥f4/f≥1.5；
[0056]
所述第五透镜6焦距值满足下列关系：-1≥f5/f≥-4；
[0057]
其中f1为第一透镜1的焦距，f2为第二透镜2的焦距，f3为第三透镜3的焦距 f4为第四透镜5的焦距，f5为第五透镜6的焦距，f为整个镜头的焦距。
[0058]
所述第一透镜1满足下列关系：1.9≥nd1≥1.6，65≥vd1≥35；
[0059]
所述第二透镜2满足下列关系：1.65≥nd2≥1.5，60≥vd2≥40；
[0060]
所述第三透镜3满足下列关系：1.7≥nd3≥1.4，85≥vd3≥45；
[0061]
所述第四透镜5满足下列关系：1.7≥nd4≥1.4，85≥vd4≥45；
[0062]
所述第五透镜6满足下列关系：1.7≥nd5≥1.6，40≥vd5≥18。
[0063]
nd1为第一透镜1的光折射率，vd1第一为透镜的阿贝常数；
[0064]
nd2为第二透镜2的光折射率，vd2第二为透镜的阿贝常数；
[0065]
nd3为第三透镜3的光折射率，vd3第三为透镜的阿贝常数；
[0066]
nd4为第四透镜5的光折射率，vd4第四为透镜的阿贝常数；
[0067]
nd5为第五透镜6的光折射率，vd5第五为透镜的阿贝常数。
[0068]
所述的光学镜头满足下列关系：ttl/d≥2。其中，ttl表示成像镜头的总长，即为第一透镜1物面侧顶点到像面9距离，d表示成像的最大像面圆直径。
[0069]
所述的光学镜头还满足下列关系：h/d/fov≤0.025。其中，h表示第一透镜1朝向物面侧凸面的最大通光口径，d表示成像的最大像面圆直径，fov表示成像的最大像面圆直径所对应的视场角大小。
[0070]
具体的，所述的车载光学镜头中，满足上述关系式的具体的设计参数为：
[0071]
项目eflhdfovttl参数2.66mm10mm6.6mm130
°
19mm
[0072]
取值在上述光学规格范围内的透镜结构，可以实现本技术的光学性能。而光学规格超出上述范围，存在本技术的光学性能无法实现的问题。
[0073]
所述的第二透镜2和第五透镜6为塑料非球面镜片，所述的第一透镜1、第三透镜 3和第四透镜5为玻璃球面镜片，所述的塑料非球面镜片满足非球面定义方程式：
[0074][0075]
其中z为沿光轴方向的矢高，c代表半径对应的曲率，r为径向坐标，k为圆锥二次曲线常数，a,b,c,d,e,f,g为非球面系数。
[0076]
并且所述的塑料非球面镜片透镜表面满足：
[0077]
表面ckabcdep2r1-0.1185.15-2.00668e-03-6.05540e-051.21245e-05-1.40577e-068.18369e-08p2r2-0.189-3.83-2.99346e-031.51765e-04-1.65664e-051.26914e-06-4.13804e-08p5r10.01815-5.19528e-031.43897e-03-6.12408e-041.77703e-04-1.93902e-05p5r20.2171.8-4.15468e-031.05830e-03-6.55703e-042.00097e-04-2.08022e-05
[0078]
其中，p2为第二透镜2，p5为第五透镜6；
[0079]
p2r1表示第二透镜2的物面侧的镜片表面，p2r2表示第二透镜2的像面侧的镜片表面；
[0080]
p5r1表示第五透镜6的物面侧的镜片表面，p5r2表示第五透镜6的像面侧的镜片表面。
[0081]
实施例三
[0082]
请参阅图1，在本技术实施例一的基础上，提供另一种实施例，本技术还包含滤光片7；具体的，所述的滤光片7采用ir滤光片7，用于阻挡并过滤红外光的同时，允许可见光通过；所述的滤光片7设置在第五透镜6与像面9之间，将滤光后剩余通过的红外线成像在像面9上；沿光轴8从物方至像方沿光轴8排列为：第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、光阑4、第四透镜5、第五透镜6、滤光片7和像面9，优选的，还可包括设置在滤光片7与像面9之间的保护玻璃，以防止光学镜头的内部元件(例如，芯片)被损坏。
[0083]
所述的光阑4设置在第三透镜3与第四透镜5之间，可有效收束进入光学系统的光线，减小光学系统镜片的口径；在设置了光阑4之后还使用一个具有正光焦度的第四透镜5，可进一步矫正前方镜片组产生的像差，同时使光束再次汇聚，既可增大镜头的光圈，又可以缩短镜头总长，使光学系统更紧凑，使得该光学系统具有相对较短的镜头总长。
[0084]
实施例三的其它内容可与上述任一实施例相同。
[0085]
实施例四
[0086]
一种成像设备，包括成像元件以及所述的车载光学镜头，所述成像元件用于将光学镜头形成的光信号转换为电信号；优选的，本实施例中的成像元件选用图像传感器，所述图像传感器能够将像面9上的光像转换为与光像成相应比例关系的电信号。光线由 g1r1所在的镜面入射到镜头，在镜头内形成折射。透过p5r2面和ir滤光片7，再入射到的图像传感器的像面9上。使物方被摄物体在图像传感器的像面9上成像。
[0087]
以上对本技术进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以对本技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本技术权利要求的保护范围内。

技术特征：

1.一种车载光学镜头，其特征在于，包括：从物方至像方沿光轴(8)设置的第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、光阑(4)、第四透镜(5)、第五透镜(6)和像面(9)；所述第一透镜(1)为物面侧为凸，像面侧为凹面的负光焦度球面玻璃镜片，所述第二透镜(2)为物面侧为凹，像面侧为凸面的正光焦度塑料非球面镜片，所述第三透镜(3)为正光焦度玻璃球面镜片，所述第四透镜(5)为双凸正光焦度玻璃球面镜片，所述第五透镜(6)为负光焦度塑料非球面镜片。2.根据权利要求1所述的一种车载光学镜头，其特征在于，所述的第五透镜(6)与像面(9)之间设有滤光片(7)。3.根据权利要求1所述的一种车载光学镜头，其特征在于，所述的第二透镜(2)焦距值f2与整个透镜的焦距值f之间满足下列关系：10≥f2/f≥2；所述的第二透镜(2)满足下列关系：1.65≥nd2≥1.5，60≥vd2≥40，其中nd2为第二透镜(2)的光折射率，vd2为第二透镜(2)的阿贝常数；所述的第五透镜(6)焦距值f5与整个透镜的焦距值f之间满足下列关系：-1≥f5/f≥-4；所述的第五透镜(6)满足下列关系：1.7≥nd5≥1.6，40≥vd5≥18，其中nd5为第五透镜(6)的光折射率，vd5为第五透镜(6)的阿贝常数。4.根据权利要求1所述的一种车载光学镜头，其特征在于，所述的车载光学镜头满足下列关系：h/d/fov≤0.025；其中，h表示第一透镜(1)朝向物面侧凸面的最大通光口径，d表示成像的最大像面圆直径，fov表示成像的最大像面圆直径所对应的视场角大小。5.根据权利要求1所述的一种车载光学镜头，其特征在于，所述的第一透镜(1)焦距值满足下列关系：-1≥f1/f≥-3.5，其中f1为第一透镜(1)的焦距，f为整个镜头的焦距；所述的第一透镜(1)满足下列关系：1.9≥nd1≥1.6，65≥vd1≥35，其中nd1为第一透镜(1)的光折射率，vd1为第一透镜(1)的阿贝常数。6.根据权利要求1所述的一种车载光学镜头，其特征在于，所述的第三透镜(3)焦距值满足下列关系：5≥f3/f≥1，其中f3为第三透镜(3)的焦距，f为整个镜头的焦距；所述的第三透镜(3)满足下列关系：1.7≥nd3≥1.4，85≥vd3≥45，其中nd3为第三透镜(3)的光折射率，vd3为第三透镜(3)的阿贝常数。7.根据权利要求1所述的一种车载光学镜头，其特征在于，所述的第四透镜(5)焦距值满足下列关系：4≥f4/f≥1.5，其中f4为第四透镜(5)的焦距，f为整个镜头的焦距；所述的第四透镜(5)满足下列关系：1.7≥nd4≥1.4，85≥vd4≥45，其中nd4为第四透镜(5)的光折射率，vd4为第四透镜(5)的阿贝常数。8.根据权利要求1所述的一种车载光学镜头，其特征在于，所述的车载光学镜头满足下列关系：ttl/d≥2；其中，ttl表示第一透镜(1)物面侧顶点到像面(9)距离，d表示成像的最大像面圆直径。9.根据权利要求1所述的一种车载光学镜头，其特征在于，所述的第二透镜(2)与第五
透镜(6)满足非球面定义方程式：z＝cr^2/(1-√(1-(1+k)c^2r^2))+ar^4+br^6+cr^8+dr^10+er^12+fr^14+gr^16其中z为沿光轴(8)方向的矢高，c代表半径对应的曲率，r为径向坐标，k为圆锥二次曲线常数，a、b、c、d、e、f、g为非球面系数。10.一种成像设备，其特征在于，包括成像元件以及权利要求1-9中任意一项所述的车载光学镜头，所述的成像元件用于将光学镜头形成的光信号转换为电信号。

技术总结

一种车载光学镜头，包括从物方至像方沿光轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜和像面；所述第一透镜为物面侧为凸，像面侧为凹面的负光焦度球面玻璃镜片，所述第二透镜为物面侧为凹，像面侧为凸面的正光焦度塑料非球面镜片，所述第三透镜为正光焦度玻璃球面镜片，所述第四透镜为双凸正光焦度玻璃球面镜片，所述第五透镜为负光焦度塑料非球面镜片；第二透镜和第五透镜设置为塑料非球面镜片，使外视场光线具有更好的入射状态，使得镜头在保证高解像力的同时具有更小的体积，第三透镜和第四透镜均采用正焦距值的镜片，使镜头具有更小的差从而具有更好的解像力，减少镜头鬼像的产生。减少镜头鬼像的产生。减少镜头鬼像的产生。