CN110333592B - 一种小型车载光学***及其成像方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种小型车载光学***,镜头的光学***中沿光线从左到右入射方向依次设置有第一透镜、第二透镜、光阑、第三透镜、第四透镜、第五透镜以及第六透镜;其中所述第一透镜为双凹负透镜,第二透镜为弯月正透镜,二者构成光焦度为负的前组镜头;第三透镜为双凹负透镜,第四透镜为双凸正透镜,第三透镜与第四透镜密接构成透镜胶合组,第五透镜为双凸正透镜,第六透镜为弯月负透镜,第五透镜与第六透镜密接构成透镜胶合组,两组透镜胶合组构成光焦度为正的后组镜头。结构设计合理,具有大通光量、高清像质等优点;具有温度补偿功能,在‑40℃~85℃的温度范围内均能保持画面成像清晰;同时具有日夜共焦功能,在可见光波段与近红外波段成像质量优良。
Description
技术领域
本发明涉及一种小型车载光学***及其成像方法。
背景技术
在车载镜头中,车内监控镜头应用广泛。随着智能汽车行业的发展,要求车内监控***能提供车包括人脸监测、人脸识别、手势识别等等功能,相应的对车载监控镜头的要求也越来越高。车内监控镜头主要面临以下几个问题:
1.车内光线环境早晚差异较大,白日时段要求在可见光波段成像良好,而在黑夜时段需要考虑光学***对近红外波段的成像质量,因此车内监控需要提供日夜共焦功能;
日夜共焦的镜头方案设计难度较大,市面上用于车内监测的小型镜头方案许多没有日夜共焦性能。
2.目前市面上用于车内监测的小型镜头方案普遍采用非球面塑胶镜头,塑胶镜片膨胀系数大,高温容易发生变形,会导致高温图像模糊。
发明内容
本发明的目的是针对以上不足之处,提供了一种结构简单的小型车载光学***及其成像方法。
本发明的技术方案是,一种小型车载光学***,所述镜头的光学***中沿光线从左到右入射方向依次设置有第一透镜、第二透镜、光阑、第三透镜、第四透镜、第五透镜以及第六透镜;
其中所述第一透镜为双凹负透镜,第二透镜为弯月正透镜,二者构成光焦度为负的前组镜头;
所述第三透镜为双凹负透镜,第四透镜为双凸正透镜,第三透镜与第四透镜密接构成透镜胶合组,第五透镜为双凸正透镜,第六透镜为弯月负透镜,第五透镜与第六透镜密接构成透镜胶合组,两组透镜胶合组构成光焦度为正的后组镜头。
进一步的,所述第二透镜、第六透镜凹面朝向光阑。
进一步的,所述第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为1.9mm,所述光阑与第三透镜之间的空气间隔为1.0mm,所述第四透镜与第五透镜之间的空气间隔为0.1mm,所述前组镜头与后组镜头之间的空气间隔为1.0mm。
进一步的,所述第一透镜满足关系式:Nd≥1.5,Vd≥60;所述第二透镜满足关系式:Nd≥1.8,Vd≤45;所述第三透镜满足关系式:Nd≥1.5,Vd≤45;所述第四透镜满足关系式:Nd≥1.6,Vd≤55;所述第五透镜满足关系式:Nd≥1.5,Vd≥60;所述第六透镜满足关系式:Nd≥1.6,Vd≤35;其中Nd为折射率,Vd为阿贝常数。
一种小型车载光学***的成像方法,按以下步骤进行:光线自左向右依次经第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜后成像。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
1.通光口径大,夜晚进光量足,保证了边缘成像质量,适用于车内光学不足的环境。
2.采用全玻璃设计,相比于非球面塑胶镜头,光学***的高低温特性更好,在-40℃~85℃高低温环境下的图像表现更加清晰稳定。
3.采用两组透镜胶合组,通过超高色散与低色散玻玻璃之间的搭配,有效减少了近红外波段色差,实现了良好的日夜共焦。
4.***设计合理,工艺良好,成本较低。
附图说明
下面结合附图对本发明专利进一步说明。
图1是本发明实施例的光学结构示意图;
图2是本发明实施例的可见光MTF曲线图;
图3是本发明实施例的850nm MTF曲线图;
图4是本发明实施例的在低温-40℃下离焦曲线图;
图5是本发明实施例的在高温+85℃下离焦曲线图;
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1~5所示,一种小型车载光学***,所述镜头的光学***中沿光线从左到右入射方向依次设置有第一透镜1、第二透镜2、光阑7、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5以及第六透镜6;
其中所述第一透镜为双凹负透镜,第二透镜为弯月正透镜,二者构成光焦度为负的前组镜头;
所述第三透镜为双凹负透镜,第四透镜为双凸正透镜,第三透镜与第四透镜密接构成透镜胶合组,第五透镜为双凸正透镜,第六透镜为弯月负透镜,第五透镜与第六透镜密接构成透镜胶合组,两组透镜胶合组构成光焦度为正的后组镜头。
在本实施例中,所述第二透镜、第六透镜凹面朝向光阑。
在本实施例中,所述第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为1.9mm,所述光阑与第三透镜之间的空气间隔为1.0mm,所述第四透镜与第五透镜之间的空气间隔为0.1mm,所述前组镜头与后组镜头之间的空气间隔为1.0mm。
在本实施例中,所述第一透镜满足关系式:Nd≥1.5,Vd≥60;所述第二透镜满足关系式:Nd≥1.8,Vd≤45;所述第三透镜满足关系式:Nd≥1.5,Vd≤45;所述第四透镜满足关系式:Nd≥1.6,Vd≤55;所述第五透镜满足关系式:Nd≥1.5,Vd≥60;所述第六透镜满足关系式:Nd≥1.6,Vd≤35;其中Nd为折射率,Vd为阿贝常数。
在本实施例中,所述第二透镜与第三透镜之间设置有光阑C,所述第二透镜与光阑C的空气间隔为0.0001mm;所述第六透镜的后侧设置有滤光片8。
一种小型车载光学***的成像方法,按以下步骤进行:光线自左向右依次经第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜后成像;该光学镜头采用反远距结构,当镜头开始工作时,前组镜头中的第一透镜采用中等折射率材料制成的双凹负透镜,能收集大视角光线,同时保证光线有较小的入射角,减小成像畸变,第二透镜采用高折射率材料制成,第一透镜与第二透镜配合能有效减小***的像场曲;后组镜头中采用高折射率、超低色散玻璃与中等折射率、高色散玻璃密接构成透镜胶合组,能有利于减小光学***的近红外色差,实现良好的日夜两用性能,同时后组镜头玻璃具有负折射率温度系数,能够有效补偿***的高低温焦面漂移。
在本实施例中,由上述镜片组构成的光学***达到了如下的光学指标:
(1)焦距:EFFL=5.00mm;(2)光圈F=1.9;(3)视场角:2w≥80°;(4)光学畸变:<-20.5%;(5)成像圆直径大于φ6;(6)工作波段:420~650&850±10nm;(7)光学总长TTL≤19.8mm,光学后截距BFL≥5.4mm;(8)该镜头适用于百万像素CCD或CMOS摄像机。
在本实施例中,各镜片的参数如下表所示:
在本实施例中,由图2可以看出,该光学***在可见光波段的MTF表现良好,在空间频率60pl/mm处,其MTF值大于0.6,在空间频率120pl/mm处,其MTF值大于0.35,可以达到两百万高清的解像力需求。由图3可以看出该光学***在近红外波段的MTF表现良好,在空间频率120pl/mm处,其MTF值大于0.3,***具有良好的日夜共焦性能。
图4和图5为该光学***的分别在-40℃和+85℃下MTF离焦曲线图。由图中可以看出,该光学***在-40℃时,中心视场的离焦量为-7μm,在85℃时,中心视场的离焦量为8μm。离焦量均在可接受范围,像质表现完全满足车载镜头在高低温环境下的使用要求。
上列较佳实施例,对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种小型车载光学***,其特征在于:镜头的光学***中沿光线从左到右入射方向依次由第一透镜、第二透镜、光阑、第三透镜、第四透镜、第五透镜以及第六透镜组成;其中所述第一透镜为双凹负透镜,第二透镜为弯月正透镜,二者构成光焦度为负的前组镜头;所述第三透镜为双凹负透镜,第四透镜为双凸正透镜,第三透镜与第四透镜密接构成透镜胶合组,第五透镜为双凸正透镜,第六透镜为弯月负透镜,第五透镜与第六透镜密接构成透镜胶合组,两组透镜胶合组构成光焦度为正的后组镜头;所述第二透镜、第六透镜凹面朝向光阑;所述第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为1.9mm,所述光阑与第三透镜之间的空气间隔为1.0mm,所述第四透镜与第五透镜之间的空气间隔为0.1mm,所述前组镜头与后组镜头之间的空气间隔为1.0mm;所述第一透镜满足关系式:Nd≥1.5,Vd≥60;所述第二透镜满足关系式:Nd≥1.8,Vd≤45;所述第三透镜满足关系式:Nd≥1.5,Vd≤45;所述第四透镜满足关系式:Nd≥1.6,Vd≤55;所述第五透镜满足关系式:Nd≥1.5,Vd≥60;所述第六透镜满足关系式:Nd≥1.6,Vd≤35;其中Nd为折射率,Vd为阿贝常数;所述第一透镜朝向物侧面的曲率半径为-20.6mm、朝向像侧面的曲率半径为3.31mm、厚度为0.70mm、与第二透镜的间距为1.89mm、玻璃材料Nd值为1.50;所述第二透镜朝向物侧面的曲率半径为8.30mm、朝向像侧面的曲率半径为58.12mm、厚度为3.50mm、与光阑的间距为0.00mm、玻璃材料Nd值为1.95;所述第三透镜朝向物侧面的曲率半径为-7.88mm、朝向像侧面的曲率半径为48.32mm、厚度为0.58mm、与第四透镜的间距为0.00mm、玻璃材料Nd值为1.62;所述第四透镜朝向物侧面的曲率半径为48.32mm、朝向像侧面的曲率半径为-5.26mm、厚度为1.61mm、与第五透镜的间距为0.10mm、玻璃材料Nd值为1.77;所述第五透镜朝向物侧面的曲率半径为7.43mm、朝向像侧面的曲率半径为-3.73mm、厚度为1.71mm、与第六透镜的间距为0.00mm、玻璃材料Nd值为1.59;所述第六透镜朝向物侧面的曲率半径为-3.73mm、朝向像侧面的曲率半径为-24.15mm、厚度为3.57mm、与像面的间距为4.62mm、玻璃材料Nd值为1.72。
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