CN113703135B - 高像素大靶面大光圈广角前视光学***及其应用的摄像模组 - Google Patents

高像素大靶面大光圈广角前视光学***及其应用的摄像模组 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种高像素大靶面大光圈广角前视光学***，沿光轴从物面到像面依次包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、以及第七透镜；第一透镜和第二透镜均是物面侧为凸面，像面侧为凹面，光焦度为负；第三透镜的物面侧为平面或凹面，像面侧为凸面，其光焦度为正；第四透镜为双凸透镜，其光焦度为正；第五透镜和第六透镜相互胶合形成组合透镜，其光焦度为正；第七透镜的物面侧为凹面，像面侧为凸面，其光焦度为正。另一方面，本发明实施例还提供了一种摄像模组。本发明实施例主要由7枚透镜构成，镜片枚数合理，结构简单，具有成本低、易加工等传统优势，可用于汽车前视广角近距离物体探测。

Description

高像素大靶面大光圈广角前视光学***及其应用的摄像模组
技术领域：
本发明涉及一种光学***及其应用的摄像模组，尤其是一种高像素大靶面大光圈广角前视光学***及其应用的摄像模组。
背景技术：
目前汽车自动驾驶领域异常火热，相关应用于***测距的成像光学***需求越来越多。对于广角镜头而言，随着角度的增加，周边畸变的压缩导致镜头在周边视场的像素密度越来越小，镜头周边视场的物体探测距离不断缩小。为解决上述问题，目前多数厂商提出不同的方案，但均存在结构复杂，成本较高的缺陷。
发明内容：
为克服现有光学***存在结构复杂，成本较高的问题，本发明实施例一方面提供了一种高像素大靶面大光圈广角前视光学***。
一种高像素大靶面大光圈广角前视光学***，沿光轴从物面到像面依次包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、以及第七透镜；
第一透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
第二透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
第三透镜的物面侧为平面或凹面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
第四透镜的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
第五透镜和第六透镜相互胶合形成组合透镜，其光焦度为正；
第七透镜的物面侧为凹面，像面侧为凸面，其光焦度为正。
另一方面，本发明实施例还提供了一种摄像模组。
一种摄像模组，至少包括光学镜头，光学镜头内安装有上述所述的高像素大靶面大光圈广角前视光学***。
本发明实施例之光学***和摄像模组，主要由7枚透镜构成，镜片枚数合理，结构简单，具有成本低、易加工等传统优势。同时，采用不同透镜相互组合及合理分配光焦度，优化像差，具有优秀的温度特性(-40℃～+105℃)，可满足8百万像素以上芯片的使用。另外，还具有优秀的畸变矫正特性，使本发明的整体像素密度均匀，提高了周边视场的物体探测距离。再次，本发明还具有大靶面、大光圈、高解析力、高可靠性、温度特性优秀等良好性能，可用于汽车前视广角近距离物体探测。
附图说明：
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明镜头光学***或摄像模组实施例的结构示意图一；
图2是本发明镜头光学***或摄像模组实施例的相对照度曲线图；
图3是本发明镜头光学***或摄像模组实施例的CRA曲线图；
图4[即图4（1）至图4（12）]是本发明镜头光学***或摄像模组实施例的Ray Fan曲线图。
具体实施方式：
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
当本发明实施例提及“第一”、“第二”等序数词时，除非根据上下文其确实表达顺序之意，应当理解为仅仅是起区分之用。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
一种高像素大靶面大光圈广角前视光学***，沿光轴从物面到像面依次包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、以及第七透镜。
第一透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
第二透镜的物面侧为凸面，像面侧为凹面，其光焦度为负；
第三透镜的物面侧为平面或凹面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
第四透镜的物面侧为凸面，像面侧为凸面，其光焦度为正；
第五透镜和第六透镜相互胶合形成组合透镜，其光焦度为正；
第七透镜的物面侧为凹面，像面侧为凸面，其光焦度为正。
本发明实施例之光学***和摄像模组，主要由7枚透镜构成，镜片枚数合理，结构简单，具有成本低、易加工等传统优势。同时，采用不同透镜相互组合及合理分配光焦度，优化像差，具有优秀的温度特性(-40℃～+105℃)，可满足8百万像素以上芯片的使用。另外，还具有优秀的畸变矫正特性，使本发明的整体像素密度均匀，提高了周边视场的物体探测距离。再次，本发明还具有大靶面、大光圈、高解析力、高可靠性、温度特性优秀等良好性能，可用于汽车前视广角近距离物体探测。
进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，该光学***满足如下条件：
∣f2/f7∣＜0.95；
f4/f＞2；
f7/f＞4；
其中，f为整个光学***的焦距，f2为第二透镜的焦距，f4为第四透镜的焦距，f7为第七透镜的焦距。采用不同透镜相互组合及合理分配光焦度，优化像差，具有优秀的温度特性(-40℃～+105℃)，可满足8百万像素以上芯片的使用。另外，还具有优秀的畸变矫正特性，使本发明的整体像素密度均匀，提高了周边视场的物体探测距离。再次，本发明还具有大靶面、大光圈、高解析力、高可靠性、温度特性优秀等良好性能。
进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，第二透镜的焦距 f2与第七透镜的焦距f7的比值满足以下条件：∣f2/f7∣＜0.95。结构简单，可保证良好的光学性能。
进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，第四透镜的焦距 f4与***焦距f的比值满足以下条件：f4/f＞2。结构简单，可保证良好的光学性能。
进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，第七透镜的焦距f7与***焦距f的比值满足以下条件：f7/f＞4。结构简单，可保证良好的光学性能。
进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，第一透镜的材料折射率Nd1、材料阿贝常数Vd1、硬度HK1满足：1.69<Nd1<2.1，28<Vd1<57， Hk1>650。结构简单，可保证良好的光学性能。
进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，第五透镜的材料折射率Nd5、材料阿贝常数Vd5满足：1.48≤Nd5≤1.65，63≤Vd5。结构简单，可保证良好的光学性能。
进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，第五透镜的材料阿贝常数Vd5与第六透镜的材料阿贝常数Vd6满足：|Vd5-Vd6|>16。结构简单，可保证良好的光学性能。
进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，第七透镜的材料折射率Nd7、材料阿贝常数Vd7满足：1.42<Nd7<1.65，61<Vd7<95。结构简单，可保证良好的光学性能。
进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，光学***的水平方向视场角HFOV满足：100°＜HFOV＜130°。结构简单，可保证良好的光学性能。
进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，光学***的光学总长TTL与***焦距f的比值满足：TTL/f>7。结构简单，可保证良好的光学性能。
进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，光学***的光阑设置在第三透镜与第四透镜之间，靠近第四透镜一侧，用来调节光束的强度。
进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，第一透镜、第三透镜、第五透镜、第六透镜均为玻璃透镜，可保证镜头长期信赖性及其使用寿命，保证算法准确。
进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，第二透镜、第四透镜、第七透镜均为玻璃非球面透镜。采用玻璃加玻璃非球面的光学构型，合理选择玻璃非球面位置，优化镜头像差。
又进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，如图1所示，光学***的有效焦距f＝3.6mm，光阑指数F/NO＝1.6，水平方向视场角 HFOV＝122°，光学总长TTL＝30.6mm。具体地，本光学***的各项基本参数如下表所示：
上表中，沿光轴从物面到像面9，S1、S2对应为第一透镜1的两个表面； S3、S4对应为第二透镜2的两个表面；S5、S6对应为第三透镜3的两个表面； STO为光阑8所在位置；S8、S9对应为第四透镜4的两个表面；S10、S11对应为第五透镜5的两个表面；S11、S12对应为第六透镜6的两个表面；S13、 S14对应为第七透镜7的两个表面；IMA为像面9。
又进一步地，作为本发明的一种优选实施方式而非限定，第二透镜2、第四透镜4、第七透镜7为玻璃非球面透镜。其满足以下方程式：
其中，参数c＝1/R，即为半径所对应的曲率，y为径向坐标，其单位和透镜长度单位相同，k为圆锥二次曲线系数，a1至a8分别为各径向坐标所对应的系数。所述第二透镜2、第四透镜4、第七透镜7的非球面相关数值如下表所示：
K α1 α2 α3 α4 α5 α6 α7
S3 30.06 0 3.8E-03 -3.8E-04 2.3E-05 -1.2E-06 4.2E-08 -6.5E-10
S4 -1.10 0 5.5E-03 -4.3E-04 2.6E-05 -2.3E-06 1.6E-07 -6.3E-09
S8 6.83 0 5.6E-04 7.4E-07 -1.3E-06 7.9E-08 -3.5E-09 0
S9 2.71 0 6.9E-04 7.3E-06 -4.0E-07 3.0E-08 -1.4E-09 0
S13 0 0 -2.1E-03 -2.8E-04 4.9E-05 -8.3E-06 6.8E-07 -2.7E-08
S14 -2.21 0 -2.0E-04 -2.2E-04 3.4E-05 -4.5E-06 3.2E-07 -1.2E-08
从图2至图4[即图4（1）至图4（12）]中可以看出，本实施例之光学***，具有优秀的温度特性 (-40℃～+105℃)，可满足8百万像素以上芯片的使用。另外，还具有优秀的畸变矫正特性，使本发明的整体像素密度均匀，提高了周边视场的物体探测距离。再次，本发明还具有大靶面、大光圈、高解析力、高可靠性、温度特性优秀等良好性能。
一种摄像模组，至少包括光学镜头，光学镜头内安装有上述所述的高像素大靶面大光圈广角前视光学***。
本发明实施例之光学***和摄像模组，主要由7枚透镜构成，镜片枚数合理，结构简单，具有成本低、易加工等传统优势。同时，采用不同透镜相互组合及合理分配光焦度，优化像差，具有优秀的温度特性(-40℃～+105℃)，可满足8百万像素以上芯片的使用。另外，还具有优秀的畸变矫正特性，使本发明的整体像素密度均匀，提高了周边视场的物体探测距离。再次，本发明还具有大靶面、大光圈、高解析力、高可靠性、温度特性优秀等良好性能，可用于汽车前视广角近距离物体探测。
如上所述是结合具体内容提供的一种或多种实施方式，并不认定本发明的具体实施只局限于这些说明。凡与本发明的方法、结构等近似、雷同，或是对于本发明构思前提下做出若干技术推演或替换，都应当视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种高像素大靶面大光圈广角前视光学***，沿光轴从物面到像面依次由第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜、以及第七透镜构成；其特征在于，
第一透镜的物面侧为凸面、曲率半径为22.81mm，像面侧为凹面、曲率半径为5.04mm，第一透镜的光焦度为负、厚度为1.2mm，第一透镜至第二透镜距离为3.29mm；
第二透镜的物面侧为凸面、曲率半径为26.31mm，像面侧为凹面、曲率半径为6.12mm，第二透镜的光焦度为负、厚度为1.07mm，第二透镜至第三透镜距离为2.7mm；
第三透镜的物面侧为凹面、曲率半径为-54.23mm，像面侧为凸面、曲率半径为-13.49mm，第三透镜的光焦度为正、厚度为1.96mm，第三透镜至第四透镜距离为4.42mm；
第四透镜的物面侧为凸面、曲率半径为20.85mm，像面侧为凸面、曲率半径为-10.01mm，第四透镜的光焦度为正、厚度为2.84mm，第四透镜至第五透镜距离为0.1mm；
第五透镜和第六透镜相互胶合形成组合透镜，组合透镜的光焦度为正；
第五透镜的物面侧为凸面、曲率半径为6.94mm，像面侧为凸面、曲率半径为-6.98mm，第五透镜的光焦度为正、厚度为4mm；
第六透镜的物面侧为凹面、曲率半径为-6.98mm，像面侧为凹面、曲率半径为14.73mm，第六透镜的光焦度为正、厚度为0.62mm，第六透镜至第七透镜距离为1.49mm；
第七透镜的物面侧为凹面、曲率半径为-377.6mm，像面侧为凸面、曲率半径为-8.72mm，第七透镜的光焦度为正、厚度为2.01mm；
光学***的水平方向视场角HFOV满足：HFOV=122°；
第二透镜、第四透镜、第七透镜均为玻璃非球面透镜。
2.一种摄像模组，至少包括光学镜头，其特征在于，光学镜头内安装有权利要求1所述的高像素大靶面大光圈广角前视光学***。
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