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CN115145006B - 一种车载镜头和成像装置 - Google Patents

一种车载镜头和成像装置 Download PDF

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CN115145006B CN202210735415.8A CN202210735415A CN115145006B CN 115145006 B CN115145006 B CN 115145006B CN 202210735415 A CN202210735415 A CN 202210735415A CN 115145006 B CN115145006 B CN 115145006B
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Abstract

本发明涉及光学领域，具体为一种车载镜头和成像装置。所述车载镜头从物面侧到像面由负光焦度的第一透镜，正光焦度的第二透镜，正光焦度的第三透镜，负光焦度的第四透镜和正光焦度的第五透镜组成；所述车载镜头满足以下条件式：3mm＜F＜3.5mm；FOV＞130°；其中，F为所述车载镜头的焦距，FOV为所述车载镜头的视场角。通过车载镜头的焦距以及视场角的限定，上述透镜的组合能够满足现有辅助驾驶系统对视场角的要求，增加了辅助驾驶系统的适用范围。

Description

一种车载镜头和成像装置
技术领域
本发明涉及光学领域，具体为一种车载镜头和成像装置。
背景技术
近几年，随着汽车行业的蓬勃发展，汽车监控和感应系统快速发展起来，车载镜头作为自动驾驶辅助系统的关键部件也迎来了较快发展。车载镜头的成像质量和可靠性越来越重要。
随着自动驾驶技术的发展，高级辅助驾驶系统已经成为汽车的标配，车载镜头作为汽车获取外界环境信息不可缺少的媒介，对于数量的需求也越来越大，降低车载镜头成本以及提高成像品质成为汽车行业的迫切需求。
由于辅助驾驶系统对搭载的车载镜头要求极高，通常有较大的焦距的限制，同时，目前市场的车载镜头为了成像质量而一定程度上牺牲了视场角，造成了现有的车载镜头视场角较小，难以满足辅助驾驶系统的需要。
发明内容
本发明将解决现有的技术问题，提供一种车载镜头和成像装置，通过车载镜头的焦距以及视场角的限定，上述透镜的组合能够满足现有辅助驾驶系统对视场角的要求，增加了辅助驾驶系统的适用范围。
本发明提供的技术方案如下：
一种车载镜头，所述车载镜头从物面侧到像面由负光焦度的第一透镜，正光焦度的第二透镜，正光焦度的第三透镜，负光焦度的第四透镜和正光焦度的第五透镜组成；
所述车载镜头满足以下条件式：
3mm＜F＜3.5mm；
FOV＞130°；
其中，F为所述车载镜头的焦距，FOV为所述车载镜头的视场角。
本技术方案中，通过车载镜头的焦距以及视场角的限定，上述透镜的组合能够满足现有辅助驾驶系统对视场角的要求，增加了辅助驾驶系统的适用范围。
优选地，所述第一透镜、第二透镜、第四透镜、第五透镜均为塑料非球面；
所述第三透镜由玻璃制备而成。
本技术方案中，通过仅有的一个玻璃透镜的设置，而其余的透镜均采用塑料非球面透镜，降低了车载镜头的成本，同时还能够增大车载镜头的视场角。
优选地，所述第一透镜、第二透镜、第四透镜、第五透镜均满足以下条件式：
其中：Z为非球面沿光轴方向在高度r的位置时，距非球面顶点的距离矢高；c＝1/r；r为镜面的近轴曲率拟合半径；K为圆锥系数；A，B，C，D为高次非球面系数。
优选地，所述第一透镜的物面侧曲面满足以下条件式：
AB＜0。
本技术方案中，通过上述参数的限定，精准地控制了第一透镜的物面侧曲面靠近主光轴部分的弯曲程度，进一步增大了车载镜头的视场角。
优选地，所述车载镜头满足以下条件式：
0.8＜|(R12+R11)/(R12-R11)|＜0.95；
其中，R11为所述第一透镜靠近物面侧曲面的曲率半径，R12为所述第一透镜靠近像面侧曲面的曲率半径。
本技术方案中，通过上述参数的限定，实现了第一透镜物面曲面较大的曲率半径，以及第一透镜像面曲面较小的曲率半径，进一步增加了车载镜头的视场角，增加了车载镜头的适用范围。
优选地，所述车载镜头满足以下条件式：
R31/R32＝-1；
其中，R31为所述第三透镜靠近物面侧曲面的曲率半径，R32为所述第三透镜靠近像面侧曲面的曲率半径。
本技术方案中，通过第三透镜两侧曲面曲率半径的限定，降低了第三透镜的加工成本，也增加了第三透镜对车载镜头像差及慧差的校正能力，增加了车载镜头的成像质量。
优选地，所述第四透镜和第五透镜胶合。
本技术方案中，通过第四透镜及第五透镜的胶合，极大的增加了靠近像面侧的第四透镜及第五透镜对光线的校正能力，增加了车载镜头的成像质量。
优选地，所述第四透镜靠近物面侧的曲面向物面侧弯曲。
本技术方案中，通过第四透镜靠近物面侧的曲面方向的限定，有效的控制了胶合之后的第四透镜及第五透镜的组合焦距，减小了其余透镜焦距过大或过小的可能，实现了车载镜头的小型化。
优选地，所述车载镜头满足以下条件式：
0.35＜|(R52+R41)/(R52-R41)|＜0.4；
其中，R41为所述第四透镜靠近物面侧曲面的曲率半径，R52为所述第五透镜靠近像面侧曲面的曲率半径。
本技术方案中，通过第四透镜曲面曲率半径及第五透镜曲面曲率半径的限定，能够有效的控制第四透镜及第五透镜的入瞳孔径及出瞳空间，便于控制传感器的大小，实现了车载镜头较大的光亮度。
本发明的目的之一还在于提供一种成像装置，包括：车载镜头；
及成像元件，被配置为接收由所述车载镜头形成的图像。
与现有技术相比，本发明提供的一种车载镜头和成像装置具有以下有益效果：
1、通过车载镜头的焦距以及视场角的限定，上述透镜的组合能够满足现有辅助驾驶系统对视场角的要求，增加了辅助驾驶系统的适用范围。
2、通过上述参数的限定，实现了第一透镜物面曲面较大的曲率半径，以及第一透镜像面曲面较小的曲率半径，进一步增加了车载镜头的视场角，增加了车载镜头的适用范围。
3、通过第四透镜及第五透镜的胶合，极大的增加了靠近像面侧的第四透镜及第五透镜对光线的校正能力，增加了车载镜头的成像质量。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种车载镜头和成像装置的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是本发明一种车载镜头的结构示意图；
图2是本发明一种车载镜头的像差图；
图3是本发明一种车载镜头的慧差图；
图4是本发明另一种车载镜头的结构示意图；
图5是本发明另一种车载镜头的像差图；
图6是本发明另一种车载镜头的慧差图。
附图标号说明：L1、第一透镜；L2、第二透镜；L3、第三透镜；L4、第四透镜；L5、第五透镜；STO、光阑；CG1、第一保护玻璃；CG2、第二保护玻璃。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
实施例1
如图1和图4所示，一种车载镜头，所述车载镜头从物面侧到像面由负光焦度的第一透镜L1，正光焦度的第二透镜L2，正光焦度的第三透镜L3，负光焦度的第四透镜L4和正光焦度的第五透镜L5组成。
所述车载镜头满足以下条件式：
3mm＜F＜3.5mm；
FOV＞130°；
其中，F为所述车载镜头的焦距，FOV为所述车载镜头的视场角。
本实施例中，通过车载镜头的焦距以及视场角的限定，上述透镜的组合能够满足现有辅助驾驶系统对视场角的要求，增加了辅助驾驶系统的适用范围。
所述第一透镜L1、第二透镜L2、第四透镜L4、第五透镜L5均为塑料非球面；
所述第三透镜L3由玻璃制备而成。
本实施例中，通过仅有的一个玻璃透镜的设置，而其余的透镜均采用塑料非球面透镜，降低了车载镜头的成本，同时还能够增大车载镜头的视场角。
其中：Z为非球面沿光轴方向在高度r的位置时，距非球面顶点的距离矢高；c＝1/r；r为镜面的近轴曲率拟合半径；K为圆锥系数；A，B，C，D为高次非球面系数。
所述第一透镜L1的物面侧曲面满足以下条件式：
AB＜0。
通过上述参数的限定，精准地控制了第一透镜L1的物面侧曲面靠近主光轴部分的弯曲程度，进一步增大了车载镜头的视场角。
所述车载镜头满足以下条件式：
0.8＜|(R12+R11)/(R12-R11)|＜0.95；
其中，R11为所述第一透镜L1靠近物面侧曲面的曲率半径，R12为所述第一透镜L1靠近像面侧曲面的曲率半径。
通过上述参数的限定，实现了第一透镜L1物面曲面较大的曲率半径，以及第一透镜L1像面曲面较小的曲率半径，进一步增加了车载镜头的视场角，增加了车载镜头的适用范围。
所述车载镜头满足以下条件式：
R31/R32＝-1；
其中，R31为所述第三透镜L3靠近物面侧曲面的曲率半径，R32为所述第三透镜L3靠近像面侧曲面的曲率半径。
通过第三透镜L3两侧曲面曲率半径的限定，降低了第三透镜L3的加工成本，也增加了第三透镜L3对车载镜头像差及慧差的校正能力，增加了车载镜头的成像质量。
所述第四透镜L4和第五透镜L5胶合。
通过第四透镜L4及第五透镜L5的胶合，极大的增加了靠近像面侧的第四透镜L4及第五透镜L5对光线的校正能力，增加了车载镜头的成像质量。
所述第四透镜L4靠近物面侧的曲面向物面侧弯曲。
通过第四透镜L4靠近物面侧的曲面方向的限定，有效的控制了胶合之后的第四透镜L4及第五透镜L5的组合焦距，减小了其余透镜焦距过大或过小的可能，实现了车载镜头的小型化。
所述车载镜头满足以下条件式：
0.35＜|(R52+R41)/(R52-R41)|＜0.4；
其中，R41为所述第四透镜L4靠近物面侧曲面的曲率半径，R52为所述第五透镜L5靠近像面侧曲面的曲率半径。
通过第四透镜L4曲面曲率半径及第五透镜L5曲面曲率半径的限定，能够有效的控制第四透镜L4及第五透镜L5的入瞳孔径及出瞳空间，便于控制传感器的大小，实现了车载镜头较大的光亮度。
实施例2
如图1至图3所示，一种车载镜头，所述车载镜头从物面侧到像面侧依次包括：
负光焦度的第一透镜L1，正光焦度的第二透镜L2，正光焦度的第三透镜L3，负光焦度的第四透镜L4、正光焦度的第五透镜L5，第一保护玻璃CG1和第二保护玻璃CG2。
将本实施例的车载镜头的基本透镜数据示于表1中，将非球面系数示于表2中。
在面编号栏中示出了将物侧的面设为第1面而随着朝向像侧逐一增加了编号时的面编号；在表面类型栏示出了某一透镜的表面类型；在曲率半径栏示出了某一透镜在的曲率半径，曲率半径为正时表明表面向物侧方向弯曲，曲率半径为负时表明表面向像侧方向弯曲；在中心厚度栏中示出了各面与在其像侧相邻的面的光轴上的面间隔；在折射率栏示出了某一透镜的折射率；在阿贝数栏示出了某一透镜的阿贝数。
在表2中，K为圆锥系数，e为科学计数号，例如e-05表示10-5。
【表1】
面编号 表面类型 曲率半径/mm 中心厚度/mm 折射率 阿贝数
OBJ
S1 非球面 -100 1.13 1.54 55.65
S2 非球面 2.95 2.39
S3 非球面 -5.748 3.60 1.66 20.38
S4 非球面 -5.888 1.82
S5 球面 INF 0.10
S6 球面 8.277 2.80 1.50 81.61
S7 球面 -8.277 0.78
S8 非球面 17.643 0.80 1.64 23.92
S9 非球面 2.858 3.03 1.54 55.65
S10 非球面 -7.626 0.39
S11 球面 INF 0.30 1.52 64.20
S12 球面 INF 4.14
S13 球面 INF 0.50 1.52 64.20
S14 球面 INF 0.50
IMG
【表2】
本实施例中，F＝3.25mm，FNO＝1.65，FOV＝136.58°，TTL＝22.28mm；
其中，F为所述车载镜头的焦距,FNO为所述车载镜头的光圈数，FOV为所述车载镜头的视场角，TTL为所述车载镜头的光学总长。
R11＝-100mm，R12＝2.95mm；
|(R12+R11)/(R12-R11)|＝0.943；
其中，R11为所述第一透镜L1靠近物面侧曲面的曲率半径，R12为所述第一透镜L1靠近像面侧曲面的曲率半径。
R31＝8.277mm，R32＝-8.277mm；
R31/R32＝-1；
其中，R31为所述第三透镜L3靠近物面侧曲面的曲率半径，R32为所述第三透镜L3靠近像面侧曲面的曲率半径。
R41＝17.643mm，R52＝-7.626mm；
|(R52+R41)/(R52-R41)|＝0.396；
其中，R41为所述第四透镜L4靠近物面侧曲面的曲率半径，R52为所述第五透镜L5靠近像面侧曲面的曲率半径。
实施例3
如图4至图6所示，一种车载镜头，所述车载镜头从物面侧到像面侧依次包括：
负光焦度的第一透镜L1，正光焦度的第二透镜L2，正光焦度的第三透镜L3，负光焦度的第四透镜L4，正光焦度的第五透镜L5，第一保护玻璃CG1和第二保护玻璃CG2。
将本实施例的车载镜头的基本透镜数据示于表3中，将非球面系数示于表4中。
在面编号栏中示出了将物侧的面设为第1面而随着朝向像侧逐一增加了编号时的面编号；在表面类型栏示出了某一透镜的表面类型；在曲率半径栏示出了某一透镜在的曲率半径，曲率半径为正时表明表面向物侧方向弯曲，曲率半径为负时表明表面向像侧方向弯曲；在中心厚度栏中示出了各面与在其像侧相邻的面的光轴上的面间隔；在折射率栏示出了某一透镜的折射率；在阿贝数栏示出了某一透镜的阿贝数。
在表4中，K为圆锥系数，e为科学计数号，例如e-05表示10-5。
【表3】
面编号 表面类型 曲率半径/mm 中心厚度/mm 折射率 阿贝数
OBJ
S1 非球面 -31.73 1.16 1.54 55.65
S2 非球面 3.09 2.36
S3 非球面 -7.35 3.60 1.65 21.55
S4 非球面 -6.11 2.84
STO 球面 INF 0.10
S6 球面 7.08 2.40 1.50 81.61
S7 球面 -7.08 0.59
S8 非球面 39.14 0.51 1.64 23.97
S9 非球面 3.27 0.10
S10 非球面 3.83 2.28 1.54 55.65
S11 非球面 -7.08 0.91
S12 球面 INF 0.30 1.52 64.2
S13 球面 INF 4.14
S14 球面 INF 0.50 1.52 64.2
S15 球面 INF 0.50
S16 球面 INF 0.00
IMG
【表4】
本实施例中，F＝3.25mm，FNO＝1.65，FOV＝135.86°，TTL＝22.29mm；
其中，F为所述车载镜头的焦距,FNO为所述车载镜头的光圈数，FOV为所述车载镜头的视场角，TTL为所述车载镜头的光学总长。
R11＝-31.73mm，R12＝3.09mm；
|(R12+R11)/(R12-R11)|＝0.822；
其中，R11为所述第一透镜L1靠近物面侧曲面的曲率半径，R12为所述第一透镜L1靠近像面侧曲面的曲率半径。
R31＝7.08mm，R32＝-7.08mm；
R31/R32＝-1；
其中，R31为所述第三透镜L3靠近物面侧曲面的曲率半径，R32为所述第三透镜L3靠近像面侧曲面的曲率半径。
实施例4
一种成像装置，如图1至图6所示，包括：如上述任意一种实施例所描述的车载镜头，及成像元件，被配置为接收由车载镜头形成的图像。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种车载镜头，其特征在于，所述车载镜头从物面侧到像面由负光焦度的第一透镜，正光焦度的第二透镜，正光焦度的第三透镜，负光焦度的第四透镜和正光焦度的第五透镜组成；
所述车载镜头满足以下条件式：
3mm＜F＜3.5mm；
136.58°≥FOV＞130°；
0.8＜|(R12+R11)/(R12-R11)|＜0.95；
其中，F为所述车载镜头的焦距，FOV为所述车载镜头的视场角；R11为所述第一透镜靠近物面侧曲面的曲率半径，R12为所述第一透镜靠近像面侧曲面的曲率半径；
所述第一透镜、第二透镜、第四透镜、第五透镜均满足以下条件式：
其中：Z为非球面沿光轴方向在高度r的位置时，距非球面顶点的距离矢高；c＝1/r；r为镜面的近轴曲率拟合半径；K为圆锥系数；A，B，C，D为高次非球面系数；
所述第一透镜的物面侧曲面满足以下条件式：
AB＜0；
所述车载镜头满足以下条件式：
0.35＜|(R52+R41)/(R52-R41)|＜0.4；
其中，R41为所述第四透镜靠近物面侧曲面的曲率半径，R52为所述第五透镜靠近像面侧曲面的曲率半径。
2.根据权利要求1所述的一种车载镜头，其特征在于：
所述第一透镜、第二透镜、第四透镜、第五透镜均为塑料非球面透镜；
所述第三透镜由玻璃制备而成。
3.根据权利要求1所述的一种车载镜头，其特征在于：
所述车载镜头满足以下条件式：
R31/R32＝-1；
其中，R31为所述第三透镜靠近物面侧曲面的曲率半径，R32为所述第三透镜靠近像面侧曲面的曲率半径。
4.根据权利要求1所述的一种车载镜头，其特征在于：
所述第四透镜和第五透镜胶合。
5.根据权利要求4所述的一种车载镜头，其特征在于：
所述第四透镜靠近物面侧的曲面为凸面。
6.一种成像装置，其特征在于，包括：
如权利要求1至5中任何一项所述的车载镜头；
及成像元件，被配置为接收由所述车载镜头形成的图像。
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