CN108594402B

CN108594402B - 车载镜头

Info

Publication number: CN108594402B
Application number: CN201810771948.5A
Authority: CN
Inventors: 吴喆明
Original assignee: Sirtec International Suzhou Co ltd
Current assignee: Sirtec International Suzhou Co ltd
Priority date: 2018-07-13
Filing date: 2018-07-13
Publication date: 2024-04-09
Anticipated expiration: 2038-07-13
Also published as: CN108594402A

Abstract

本发明涉及一种车载镜头，包括：第一透镜群组，具有负光焦度；第二透镜群组，与所述第一透镜群组同主光轴设置，所述第二透镜群组具有正光焦度；光阑，设于所述第一透镜群组和所述第二透镜群组之间，且所述光阑的通孔设于所述主光轴上；成像面，设于所述第二透镜群组远离所述第一透镜群组一侧；所述第一透镜群组及所述第二透镜群组满足以下条件：‑2.5≥Fa/Fb≥‑25；其中，所述Fa为第一透镜群组的组合焦距值，Fb为第二透镜群组的组合焦距值。满足上述条件的车载镜头，具有影像清晰，且水平视场大于等于160°，成像质量好的特点。

Description

车载镜头

技术领域

本发明涉及一种成像技术，特别是涉及车载镜头。

背景技术

近年来，随着人们对机车安全驾驶的需求越来越强烈，车载镜头获得了迅猛发展。车载镜头用于提供车厢内外环境的监控，通常需要有较大的视角。

发明人在实现传统技术的过程中发现：传统的车载镜头，其影像通常不够清晰，难以满足人们对车载镜头的需求。

发明内容

基于此，有必要针对传统的车载镜头影响不够清晰的问题，提供一种车载镜头。

一种车载镜头，包括：第一透镜群组，具有负光焦度；第二透镜群组，与所述第一透镜群组同主光轴设置，所述第二透镜群组具有正光焦度；光阑，设于所述第一透镜群组和所述第二透镜群组之间，且所述光阑的通孔设于所述主光轴上；成像面，设于所述第二透镜群组远离所述第一透镜群组一侧；所述第一透镜群组及所述第二透镜群组满足以下条件：-2.5≥Fa/Fb≥-25；其中，所述Fa为第一透镜群组的组合焦距值，Fb为第二透镜群组的组合焦距值。

上述车载镜头，其包括第一透镜群组及第二透镜群组。其中，第一透镜群组的组合焦距值与第二透镜群组的组合焦距值的比值满足-2.5≥Fa/Fb≥-25。基于该焦距比值，本申请的车载镜头具有影像清晰，且水平视场大于等于160°，成像质量好的特点。

在一个实施例中，所述车载镜头的所述第一透镜群组还满足以下条件： -8.5mm≥Fa≥-100mm；-8.5≥Fa/F≥-80；其中，所述F为所述车载镜头的整组焦距值。

在一个实施例中，所述车载镜头的所述第一透镜群组从物侧至成像面依次包括：第一透镜，具有负光焦度，所述第一透镜的第一侧面凸向所述物侧，所述第一透镜的第二侧面向所述第一透镜内凹陷；第二透镜，具有负光焦度，所述第二透镜的第一侧面凸向所述第一透镜，所述第二透镜的第二侧面向所述第二透镜内凹陷；第三透镜，具有正光焦度，所述第三透镜的第一侧面凸向所述第二透镜，所述第二透镜的第二侧面凸向所述成像面；所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜同主光轴设置。

在一个实施例中，所述车载镜头的所述第一透镜还满足以下条件：N1≤ 1.75，V1≥50；其中，所述N1为第一透镜的光折射率，所述V1为第一透镜的阿贝数；所述第二透镜还满足以下条件：N2≥1.5，V2≥50；其中，所述N2为第二透镜的光折射率，所述V2为第二透镜的阿贝数；所述第三透镜还满足以下条件：N3≥1.6，V3≤25；其中，所述N3为第三透镜的光折射率，所述V3为第三透镜的阿贝数。

在一个实施例中，所述车载镜头的所述第二透镜群组还满足以下条件：5mm ≥Fb≥2.5mm；5≥Fb/F≥2.5；其中，所述F为所述车载镜头的整组焦距值。

在一个实施例中，所述车载镜头的所述第二透镜群组从物侧至成像面依次包括：第四透镜，具有负光焦度，所述第四透镜的第一侧面凸向所述光阑，所述第四透镜的第二侧面向所述第四透镜内凹陷；第五透镜，具有正光焦度，所述第五透镜的第一侧面凸向所述第四透镜，所述第五透镜的第二侧面凸向所述成像面；所述第四透镜、所述第五透镜同主光轴设置。

在一个实施例中，所述车载镜头的所述第四透镜还满足以下条件：N4≥1.6， V4≤25；其中，所述N4为第四透镜的光折射率，所述V4为第四透镜的阿贝数；所述第五透镜还满足以下条件：N5≥1.5，V5≥50；其中，所述N5为第五透镜的光折射率，所述V5为第五透镜的阿贝数。

在一个实施例中，所述车载镜头的所述第一透镜的材质包括玻璃镜片，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的材质包括塑料镜片。

上述车载镜头，其靠近物侧面的第一透镜的材料设置为玻璃镜片，可以提高该车载镜头的防火、耐高温、耐高湿及防刮擦能力，既满足车载镜头对温度变化的适应要求，又可以提高车载镜头对恶劣环境的适应性。其距离物侧较远的第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜设置为塑料镜片，可以减少车载镜头的总重量。

在一个实施例中，所述车载镜头还满足以下条件：21mm≥TTL≥10mm；其中，所述TTL表示所述车载镜头从第一透镜群组至所述成像面的光学长度。

在一个实施例中，所述车载镜头还包括：滤光片，设于所述第二透镜群组及所述成像面之间。

满足上述条件的车载镜头，其体积小、重量轻、影像清晰、光学总长较短、水平视场大于160°。

附图说明

图1为本申请一个实施例中组成车载镜头的光学元件的形状及位置关系示意图。

图2为本申请另一个实施例中组成车载镜头的光学元件的形状及位置关系示意图。

图3为本申请一个具体实施例中车载镜头的调制传递函数特性曲线图。

图4为本申请一个具体实施例中车载镜头的子午场曲特性曲线、弧矢场曲特性曲线图和畸变特性曲线图。

图5为本申请一个具体实施例中物平面角度为0时车载镜头的光扇图。

图6为本申请一个具体实施例中物平面角度为40度时车载镜头的光扇图。

图7为本申请一个具体实施例中物平面角度为60度时车载镜头的光扇图。

图8为本申请一个具体实施例中物平面角度为99度时车载镜头的光扇图。

图9为本申请一个具体实施例中车载镜头的色差曲线图。

其中，各附图标号所代表的含义分别是：

100、第一透镜群组

110、第一透镜

112、第一透镜的第一侧面

114、第一透镜的第二侧面

120、第二透镜

122、第二透镜的第一侧面

124、第二透镜的第二侧面

130、第三透镜

132、第三透镜的第一侧面

134、第三透镜的第二侧面

200、第二透镜群组

210、第四透镜

212、第四透镜的第一侧面

214、第四透镜的第二侧面

220、第五透镜

222、第五透镜的第一侧面

224、第五透镜的第二侧面

300、光阑

400、成像面

500、滤光片

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

本申请提供一种车载镜头，如图1所示，包括第一透镜群组100、第二透镜群组200、设于第一透镜群组100及第二透镜群组200之间的光阑300、成像面 400。

具体的，第一透镜群组100，具有负光焦度。第一透镜群组100可以包含若干个光学透镜，从而组成一透镜群组。第一透镜群组100应设于物侧，即距离物体较近的一侧。

第二透镜群组200具有正光焦度。第二透镜群组200也可以包含若干个光学透镜，从而组成另一个透镜群组。第二透镜群组200应当和第一透镜群组100 同主光轴设置。同时，第二透镜群组200应设于靠近成像面400一侧。

光阑300设于第一透镜群组100及第二透镜群组200之间。光阑300可以是孔径光阑300，且该光阑300的通光孔应设与第一透镜群组100及第二透镜群组200的主光轴上。

成像面400设于第二透镜群组200一侧，且成像面400远离第一透镜群组 100及光阑300。

上述车载镜头，其第一透镜群组100及第二透镜群组200还满足如下条件：

-2.5≥Fa/Fb≥-25；

其中，Fa为第一透镜群组100的组合焦距值，Fb为第二透镜群组200的组合焦距值。

更具体的，上述车载镜头，其包括从物侧至成像面400依次设置、且设于同一主光轴上的第一透镜群组100、光阑300、第二透镜群组200及成像面400。其中，第一透镜群组100具有负光焦度，第二透镜群组200具有正光焦度。且第一透镜群组100的组合焦距值Fa和第二透镜群组200的组合焦距值Fb满足 -2.5≥Fa/Fb≥-25。

在一个实施例中，上述车载镜头，其第一透镜群组100还满足以下条件：

-8.5mm≥Fa≥-100mm；-8.5≥Fa/F≥-80；

其中，Fa为第一透镜群组100的组合焦距值，F为车载镜头的整组焦距值。第一透镜群组100的组合焦距值Fa为负值，车载镜头的整组焦距值F为正。

其第二透镜群组200还满足以下条件：

5mm≥Fb≥2.5mm；5≥Fb/F≥2.5；

其中，Fb为第二透镜群组200的组合焦距值，F为车载镜头的整组焦距值。第二透镜群组200的组合焦距值Fb为正值，车载镜头的整组焦距值F为正。

在一个实施例中，如图2所示，上述车载镜头，其第一透镜群组100从物侧至成像面400依次包括：第一透镜110、第二透镜120及第三透镜130，且第一透镜110、第二透镜120及第三透镜130应当同主光轴设置。

具体的，第一透镜110，具有负光焦度。其中，第一透镜的第一侧面112凸向物侧，第一透镜的第一侧面114向第一透镜110内凹陷，以使第一透镜110 具有负光焦度。

第二透镜120也具有负光焦度。其中，第二透镜的第一侧面122凸向第一透镜110，第二透镜的第二侧面124向第二透镜120内凹陷，以使第二透镜120 具有负光焦度。

第三透镜130具有正光焦度。其中，第三透镜的第一侧面132凸向第二透镜120，第三透镜的第二侧面134凸向成像面400，以使第三透镜130具有正光焦度。

进一步地，第一透镜110还应当满足如下条件：

N1≤1.75，V1≥50；

其中，N1为第一透镜110的光折射率，V1为第一透镜110的阿贝数。

第二透镜120还应当满足如下条件：

N2≥1.5，V2≥50；

其中，N2为第二透镜120的光折射率，V2为第二透镜120的阿贝数。

第三透镜130还应当满足如下条件：

N3≥1.6，V3≤25；

其中，N3为第三透镜130的光折射率，V3为第三透镜130的阿贝数。

在一个实施例中，如图2所示，上述车载镜头，其第二透镜群组200从物侧至像侧依次包括：第四透镜210及第五透镜220，且第四透镜210及第五透镜 220应当同主光轴设置。

具体的，第四透镜210，具有负光焦度。其中，第四透镜的第一侧面212凸向光阑300，即凸向第一透镜110一侧，第四透镜的第二侧面214向第四透镜 210内凹陷，以使第四透镜210具有负光焦度。

第五透镜220，具有正光焦度。其中，第五透镜的第一侧面222凸向第四透镜210，第五透镜的第二侧面224凸向成像面400，以使第五透镜220具有正光焦度。

进一步地，第四透镜210还应当满足如下条件：

N4≥1.6，V4≤25；

其中，N4为第四透镜210的光折射率，V4为第四透镜210的阿贝数。

第五透镜220还应当满足如下条件：

N5≥1.5，V5≥50；

其中，N5为第五透镜220的光折射率，V5为第五透镜220的阿贝数。

在一个实施例中，上述车载镜头，还应当满足如下条件：

21mm≥TTL≥10mm；

其中，TTL表示车载镜头从第一透镜群组100至成像面400的光学长度，即第一透镜群组100的第一透镜的第一侧面112的顶点至成像面400的垂直距离。

在一个实施例中，上述车载镜头，其中第一透镜可以是玻璃的球面型镜片。第二透镜可以是高色散的、塑料的非球面镜片。第三透镜可以是低色散、塑料的非球面镜片。第四透镜可以是低色散、塑料的非球面镜片。第五透镜可以是高色散、塑料的非球面镜片。

进一步的，可以如图2所示，第四透镜的第二侧面214和第五透镜的第一侧面222可以相贴合，以使第四透镜210和第五透镜220组成一个胶合镜片。

更进一步的，该车载镜头的第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜为非球面透镜，且任一非球面满足如下公式：

其中，Z为非球面沿主光轴方向在高度h的位置时，距非球面顶点的距离矢高。c＝1/r，c为非球面极点的曲率，r为球面的曲率半径。k为二次曲面系数。 A、B、C、D、E分别为高次非球面系数。

在一个实施例中，如图2所示，上述车载镜头还包括：滤光片500。

具体的，滤光片500用于选取光辐射波段。滤光片500设于第二透镜群组 200及成像面400之间，以使光线通过第二透镜群组200的第四透镜210和第五透镜220之后，再通过滤光片500并投射在成像面400上。

在一个实施例中，上述车载镜头，还满足如下条件：

arctan(y/F/(1+D))≥160°；

其中，y为成像面上的像高，F为车载镜头的整组焦距值，D为镜头的光学畸变值。

在一个具体的实施例中，本申请提供一种车载镜头，从物侧至成像面包括同主光轴依次设置的第一透镜群组、光阑、第二透镜群组、滤波片、成像面。其中，第一透镜群组包括具有负光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜。第二透镜群组包括具有负光焦度的第四透镜、具有正光焦度的第五透镜，且第四透镜及第五透镜胶接为一体。其中，第一透镜为玻璃球面镜片，第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜为塑料非球面镜片。

在该实施例中，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及第五透镜的各侧面满足如下表所述的条件：

面序号	曲率半径r	中心厚度d	折射率N	阿贝数V
					112	15.5	1.0	1.73	55
114	2.9	1.2	--	--
					122	3.5	0.5	1.54	56
124	1.1	1.7	--	--
					132	5.1	1.5	1.64	24
134	-4.9	0.6	--	--
					300	--	0.3	--	--
212	3.7	0.8	1.64	24
					214	0.9	2.1	1.54	56
222	-1.9	2.5	--	--
					224	--	0.3	1.52	54
500	--	--	--	--
					600	--	--	--	--

其中，第二透镜的第一侧面122、第二透镜的第二侧面124、第三透镜的第一侧面132、第三透镜的第二侧面134、第四透镜的第一侧面212、第四透镜的第二侧面214、第五透镜的第一侧面222、第五透镜的第二侧面224为非球面，其非球面系数k、A、B、C、D、E如下表所示：

在该实施例中，满足上述条件的车载镜头，其整组焦距值F＝1.28mm，光圈数FNO＝2.8，从第一透镜群组至成像面的光学长度TTL＝12.5mm。

对该实施例中的车载镜头进行光学测试，所得到的光学调制传递函数特性曲线如图3所示；所得到的场曲特性曲线及畸变特性曲线如图4所示；所得到的光扇图如图5至图8所示；所得到的色差曲线图如图9所示。

其中，图3为本实施例的车载镜头得到的光学调制传递函数特性曲线，横坐标为每毫米的空间频率周期，其单位为线耦/毫米；纵坐标为成像素质接近实物状况的百分比。曲线①为该车载镜头的极限分辨率。曲线②为视场角度0度时该车载镜头的子午场曲线和弧矢场曲线。曲线③为视场角度50度时该车载镜头的弧矢场曲线。曲线④为视场角度50度时该车载镜头的子午场曲线。曲线⑤为视场角度90度时该车载镜头的弧矢场曲线。曲线⑥为视场角度90度时该车载镜头的子午场曲线。由图3可知，在1/2频(Nyquist frequency)条件下，即在本实施方式的半频条件下，中心视场的调制传递函数大于0.5。0.8视场的调制传递函数则大于0.3。其余基于中心视场和0.8视场之间的视场的调制传递函数，则在0.3和0.5之间。

图4中，左图为场曲特性曲线，右图为畸变特性曲线。其中，场曲特性曲线中，T为子午场曲特性曲线，S为弧矢场曲特性曲线。从图4中可以看出，该车载镜头的子午场曲值被控制在-0.04mm到0.06mm之间，弧矢场曲值被控制在-0.04mm到0.02mm之间。

图5到图8为本实施例中的车载镜头的光扇图。其中，F曲线表示波长为 486.1nm的青光在该车载镜头中的色差曲线，C曲线表示波长为656.3nm的红光在该车载镜头中的色差曲线。各附图中的横坐标Py表示物平面在Y轴上的光线孔径高；Px表示物平面在X轴上的光线孔径高。各附图中的纵坐标eY表示像面在Y轴上的分量相差；eX表示像面在X轴上的分量相差。图5表示物平面呈0 度时该车载镜头的光扇图，从图中可以看出，当物平面为0度时，无论是在X 轴还是Y轴，随着光线孔径高度的增加，分量相差几乎不变，成像效果很好。图6表示物平面呈40°时该车载镜头的光扇图，从图中可以看出，当物平面为 40度时，无论是在X轴还是Y轴，随着光线孔径高度的增加，分量相差变化较小。图7表示物平面呈60°时该车载镜头的光扇图，从图中可以看出，当物平面在Y轴上的光线孔径高不大时，像面在Y轴上的分量相差有较小，成像质量较好。而随着物平面在X轴上的光线孔径高的增加，像面在X轴上的分量相差变化较小。图8表示物平面呈99°时该车载镜头的光扇图，从图中可以看出，随着物平面在X轴上的光线孔径高的增加，像面在X轴上的分量相差变化依然不大，而随着物平面在Y轴上的光线孔径高的增加，像面在Y轴上的分量差变化相对较大，此时，像面在Y轴上的畸变较大。

图9为本实施例中的车载镜头的色差曲线图，其中，F曲线表示波长为 486.1nm的青光在该车载镜头中的色差曲线，D曲线表示波长为589.3nm的黄光在该车载镜头中的色差曲线，C曲线表示波长为656.3nm的红光在该车载镜头中的色差曲线。从图6中可以看出，青光的色差范围被控制在-0.035mm到0.005mm 之间，黄光的色差范围被控制在-0.03mm到0.01mm之间，，青光的色差范围被控制在-0.02mm到0.01mm之间。

该具体实施例中的车载镜头，其光学畸变较小，影响清晰，且光学总长仅有13.5mm，光学总长较短。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种车载镜头，其特征在于，包括：

第一透镜群组，具有负光焦度；

第二透镜群组，与所述第一透镜群组同主光轴设置，所述第二透镜群组具有正光焦度；

光阑，设于所述第一透镜群组和所述第二透镜群组之间，且所述光阑的通孔设于所述主光轴上；

成像面，设于所述第二透镜群组远离所述第一透镜群组一侧；

所述第一透镜群组及所述第二透镜群组满足以下条件：

-2.5≥Fa/Fb≥-25；

其中，所述Fa为第一透镜群组的组合焦距值，Fb为第二透镜群组的组合焦距值；

第一透镜还满足以下条件：N1≤1.75，V1≥50；其中，所述N1为第一透镜的光折射率，所述V1为第一透镜的阿贝数；

第二透镜还满足以下条件：N2≥1.5，V2≥50；其中，所述N2为第二透镜的光折射率，所述V2为第二透镜的阿贝数；

第三透镜还满足以下条件：N3≥1.6，V3≤25；其中，所述N3为第三透镜的光折射率，所述V3为第三透镜的阿贝数。

2.根据权利要求1所述的车载镜头，其特征在于，所述第一透镜群组还满足以下条件：

-8.5mm≥Fa≥-100mm；-8.5≥Fa/F≥-80；

其中，所述F为所述车载镜头的整组焦距值。

3.根据权利要求2所述的车载镜头，其特征在于，所述第一透镜群组从物侧至成像面依次包括：

第一透镜，具有负光焦度，所述第一透镜的第一侧面凸向所述物侧，所述第一透镜的第二侧面向所述第一透镜内凹陷；

第二透镜，具有负光焦度，所述第二透镜的第一侧面凸向所述第一透镜，所述第二透镜的第二侧面向所述第二透镜内凹陷；

第三透镜，具有正光焦度，所述第三透镜的第一侧面凸向所述第二透镜，所述第二透镜的第二侧面凸向所述成像面；

所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜同主光轴设置。

4.根据权利要求3所述的车载镜头，其特征在于，所述第二透镜群组还满足以下条件：

5mm≥Fb≥2.5mm；5≥Fb/F≥2.5；

其中，所述F为所述车载镜头的整组焦距值。

5.根据权利要求4所述的车载镜头，其特征在于，所述第二透镜群组从物侧至成像面依次包括：

第四透镜，具有负光焦度，所述第四透镜的第一侧面凸向所述光阑，所述第四透镜的第二侧面向所述第四透镜内凹陷；

第五透镜，具有正光焦度，所述第五透镜的第一侧面凸向所述第四透镜，所述第五透镜的第二侧面凸向所述成像面；

所述第四透镜、所述第五透镜同主光轴设置。

6.根据权利要求5所述的车载镜头，其特征在于，所述第四透镜还满足以下条件：N4≥1.6，V4≤25；其中，所述N4为第四透镜的光折射率，所述V4为第四透镜的阿贝数；

所述第五透镜还满足以下条件：N5≥1.5，V5≥50；其中，所述N5为第五透镜的光折射率，所述V5为第五透镜的阿贝数。

7.根据权利要求5所述的车载镜头，其特征在于，所述第一透镜的材质包括玻璃镜片，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的材质包括塑料镜片。

8.根据权利要求1～7任一项所述的车载镜头，其特征在于，所述车载镜头还满足以下条件：

21mm≥TTL≥10mm；

其中，所述TTL表示所述车载镜头从第一透镜群组至所述成像面的光学长度。

9.根据权利要求1～7任一项所述的车载镜头，其特征在于，所述车载镜头还包括：

滤光片，设于所述第二透镜群组及所述成像面之间。