專利名稱：超廣角百萬像素車載鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車載鏡頭系統(tǒng)，尤其適合于環(huán)境比較惡劣的室外監(jiān)控及車載相機(jī)系統(tǒng)的超廣角百萬像素車載鏡頭。

背景技術(shù)：
目前車載相機(jī)用廣角鏡頭一般采用5片至8片玻璃鏡片組成，如中國專利號(hào)為200710201261的廣角鏡頭，就采用6片玻璃鏡片組成，但是這種廣角鏡頭不僅重量較重，且當(dāng)視場角超過90°后，失真將會(huì)非常嚴(yán)重。為此，也有日本企業(yè)開發(fā)的廣角鏡頭采用非球面技術(shù)，以減輕重量、成本和減小變形量，如中國專利號(hào)為200610074775.9的廣角鏡頭，就采用4片透鏡組成，其中含2片至3片的非球面鏡片，雖然可以糾正光學(xué)失真，但通光性能較弱，解像力較低，無法滿足攝像監(jiān)視系統(tǒng)高通光能力和高清晰度的要求。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服上述的技術(shù)缺陷，提供一種成本低、重量輕、畸變小、高通光能力和符合高清晰度要求的超廣角鏡頭。
一種超廣角百萬像素車載鏡頭，所述的廣角鏡頭從物方開始依次包括具有負(fù)光焦度的前透鏡群組，具有正光焦度的后透鏡群組，光闌設(shè)在前透鏡群組和后透鏡群組之間，其特征在于 所述的前透鏡群組的第一透鏡為凸向物方的負(fù)彎月鏡片，第二透鏡為負(fù)彎月或雙凹鏡片，第三透鏡為雙凸的正光焦度鏡片； 所述的后透鏡群組的第四透鏡和第五透鏡組成一個(gè)膠合鏡片，具有正的光焦度的第四透鏡在前，具有負(fù)光焦度的第五鏡片在后，第六透鏡為雙凸的正光焦度鏡片。
所述的前透鏡群組滿足下面的條件公式； -8.5≥F前≥-30，-8.5≥F前/F≥-30 其中F前表示前透鏡群組的組合焦距值，F(xiàn)表示所述鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)的整組焦距值。
所述的后透鏡群組滿足下面的條件公式 5.0≥F后≥2.5，5.0≥F后/F≥2.5 其中F后表示后透鏡群組的組合焦距值，F(xiàn)表示所述鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)的整組焦距值。
所述的前透鏡群組和后透鏡群組滿足下面的條件公式 -2.5≥F前/F后≥-10 其中F前表示前透鏡群組的組合焦距值，F(xiàn)后表示后透鏡群組的組合焦距值。
所述的第一透鏡滿足下面的條件公式 Nd≥1.75，Vd≥45 其中Nd表示第一透鏡材料的d光折射率，Vd表示第一透鏡材料的d光阿貝常數(shù)。
所述的第三透鏡滿足下面的條件公式 Nd≥1.8，Vd≤25 其中Nd表示第三透鏡材料的d光折射率，Vd表示第三透鏡材料的d光阿貝常數(shù)。
所述的光學(xué)鏡頭總視場角要滿足下述公式220°≥2ω≥140°。
所述的第二透鏡和第六透鏡為非球面透鏡，非球面鏡面滿足公式 式中Z為非球面沿光軸方向在高度為h的位置時(shí)，距非球面頂點(diǎn)的距離矢高。c＝1/r，r表示鏡面的曲率半徑，k為圓錐系數(shù)conic，A，B，C，D，E為高次非球面系數(shù)。
所述的光學(xué)鏡頭的光學(xué)長度滿足下述條件 21≥TTL≥15 其中，TTL表示所述的光學(xué)鏡頭的第一透鏡物方側(cè)最外點(diǎn)至成像焦平面的距離。
所述的第一透鏡采用雙球面的玻璃鏡片；第三透鏡采用高色散雙球面的玻璃鏡片；第二、第六透鏡采用塑料材質(zhì)的非球面鏡片；第四透鏡采用雙凸玻璃鏡片；第五透鏡采用負(fù)彎月玻璃鏡片。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)超廣角、大相對(duì)孔徑、小畸變和較高成像清晰度，并保證在-40℃～+85℃的溫度范圍內(nèi)仍能保持較完美的成像清晰度，特別適用于環(huán)境比較惡劣的室外監(jiān)控和車載相機(jī)系統(tǒng)。本發(fā)明與鏡片數(shù)相等的其它光學(xué)鏡頭相比，采用了2片塑料非球面鏡片，具有重量輕、成本低的優(yōu)點(diǎn)，也可有效校正光學(xué)系統(tǒng)中的像差，以達(dá)到較高的解像水平和較廣的視場角。



圖1為本發(fā)明的第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。(物方處于最左側(cè)位置、像方處于最右側(cè)位置) 圖2為本發(fā)明的第一實(shí)施例色差曲線圖。
圖3為本發(fā)明的第一實(shí)施例像散曲線圖 圖4為本發(fā)明的第一實(shí)施例畸變曲線圖。
圖5為本發(fā)明的第一實(shí)施例MTF曲線圖。
圖6為本發(fā)明的第二實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。(物方處于最左側(cè)位置、像方處于最右側(cè)位置) 圖7為本發(fā)明的第二實(shí)施例色差曲線圖。
圖8為本發(fā)明的第二實(shí)施例像散曲線圖 圖9為本發(fā)明的第二實(shí)施例畸變曲線圖。
圖10為本發(fā)明的第二實(shí)施例MTF曲線圖。

具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合上述附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例再進(jìn)行具體說明。
超廣角百萬像素車載鏡頭如圖1和圖6所示，該光學(xué)鏡頭由物側(cè)至像側(cè)依次為第一鏡片L1、第二鏡片L2、第三鏡片L3、光闌r7、第四鏡片L4、第五鏡片L5、第六鏡片L6、濾色片GF、成像面IMA。
第一鏡片L1，它具有負(fù)的光焦度的負(fù)彎月鏡片，是兩面都是球面的玻璃透鏡元件；第二鏡片L2，它具有負(fù)的光焦度的負(fù)彎月鏡片或雙凹鏡片，是兩面都是非球面的塑料透鏡元件；第三鏡片L3，它具有正的光焦度的雙凸鏡片，是兩面都是球面的玻璃透鏡元件；第四鏡片L4，它具有正的光焦度的雙凸玻璃鏡片，第五鏡片L5，它具有負(fù)的光焦度的負(fù)彎月玻璃鏡片，且L4與L5組合成一膠合鏡片；第六鏡片L6，它具有正的光焦度的雙凸鏡片，是兩面都是非球面的塑料透鏡元件。
本發(fā)明六個(gè)鏡片組成具有負(fù)的光焦度前透鏡群組和具有正的光焦度后透鏡群組。所述的前鏡群組包括兩個(gè)具有負(fù)光焦度的第一、第二透鏡和一個(gè)具有正光焦度的第三透鏡組成；所述的后透鏡群組包括一個(gè)膠合鏡片組和一個(gè)具有正光焦度的第六透鏡組成。同時(shí)第二透鏡和第六透鏡為非球面鏡片，且至少有一面含有非球面鏡面。通過如此配置，可實(shí)現(xiàn)超廣角、大相對(duì)孔徑、小畸變和較高的成像清晰度，并能夠保證在-40℃～+85℃的溫度范圍內(nèi)仍保持較完美的成像清晰度，特別適用于室外監(jiān)控和車載相機(jī)系統(tǒng)。
此外，所述的前、后透鏡群組滿足條件公式-8.5≥F前≥-30，-8.5≥F前/F≥-30，5.0≥F后≥2.5，5.0≥F后/F≥2.5，-2.5≥F前/F后≥-10，其中F前表示前透鏡群組的組合焦距值；F表示鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)的整組焦距值；F后表示后透鏡群組的組合焦距值。這樣合理控制前、后透鏡群組的光焦度分配比例，一方面有利于控制前透鏡組的入射光線高度，以減小光學(xué)系統(tǒng)高級(jí)像差和鏡片的外徑；另一方面可減小經(jīng)過后透鏡群組的主光線出射角度，以提高光學(xué)系統(tǒng)的相對(duì)亮度。
第一透鏡元件采用折射率Nd≥1.75，阿貝常數(shù)Vd≥45的高折射率低色散材料，能有效導(dǎo)入140°視場角、甚至180°視場角以上的光線并減小第一個(gè)鏡片的口徑，以避免體積過大。
第三透鏡元件采用折射率Nd≥1.8，阿貝常數(shù)Vd≤25的高折射率高色散材料，能快速會(huì)聚前兩個(gè)負(fù)光焦度透鏡過來的光線，且高色散材料能有效補(bǔ)償光學(xué)系統(tǒng)中的色差值。
光學(xué)鏡頭的第一透鏡采用玻璃鏡片，能有效保護(hù)光學(xué)鏡頭在使用過程中防刮擦及抵抗惡劣的環(huán)境變化影響，第三透鏡采用高色散玻璃鏡片，能有效補(bǔ)償光學(xué)系統(tǒng)的色差，第二和第六透鏡采用特殊的耐高溫塑料材質(zhì)的非球面鏡片，一方面可以減少鏡片數(shù)量和重量，并降低成本；另一方面可有效校正光學(xué)系統(tǒng)中的像差，以達(dá)到較高的解像水平和較廣的視場角。
本發(fā)明第一實(shí)施例如圖1所示，第二實(shí)施例如圖6所示，第一實(shí)施例特別應(yīng)用于視場角≥150°的車載相機(jī)系統(tǒng)，第二實(shí)施例特別應(yīng)用于視場角≥180°的車載相機(jī)系統(tǒng)，在結(jié)構(gòu)上第一實(shí)施例與第二實(shí)施例的區(qū)別僅在于第二鏡片L2，第一實(shí)施例的第二鏡片L2是具有負(fù)的光焦度的負(fù)彎月鏡片；而第二實(shí)施例的第二鏡片L2是具有負(fù)的光焦度的雙凹鏡片，其余都相同。
圖2至圖5為相應(yīng)于第一實(shí)施例的光學(xué)性能曲線圖，其中圖2為色差曲線圖(也可叫球差曲線圖)，由常用的F、d、C三色光的波長來表示，單位為mm。圖3為像散曲線圖，由常用的F、d、C三色光的波長來表示，單位為mm。圖4為畸變曲線圖，表示不同視場角情況下的畸變大小值，單位為％。圖5為MTF曲線圖，代表了一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的綜合解像水平。
在第一和第二實(shí)施例中，該光學(xué)鏡頭的整體焦距值為F，光圈值為FNO，視場角為2ω，鏡頭總長TTL，并由物方側(cè)開始，將各個(gè)鏡面依次編號(hào)，第一鏡片L1的鏡面為r1、r2，第二鏡片L2的鏡面為r3、r4，第三鏡片L3的鏡面為r5、r6，光闌面為r7，第四鏡片L4和第五鏡片L5的鏡面為r8、r9、r10，第六鏡片L6的鏡面為r11、r12，濾色片GF的鏡面為r13、r14，且第二透鏡L2和第六透鏡L6的非球面鏡面的公式為 式中Z為非球面沿光軸方向在高度為h的位置時(shí)，距非球面頂點(diǎn)的距離矢高。
c＝1/r，r表示鏡面的曲率半徑，k為圓錐系數(shù)conic，A，B，C，D，E為高次非球面系數(shù)，而系數(shù)中的E代表科學(xué)記號(hào)，中E-05表示10-5。
實(shí)施例1當(dāng)F＝1.08mm，F(xiàn)NO＝2.0，2ω＝155°，TTL＝17.66mm時(shí)的鏡頭光學(xué)參數(shù)見表1 表1 上表中打“*”號(hào)的鏡面為非球面，其相關(guān)參數(shù)如表2 下表列出的是實(shí)施例1非球面系數(shù)K、A、B、C、D、E 表2 圖7至圖10為相應(yīng)于第二實(shí)施例的光學(xué)性能曲線圖，其中圖7為色差曲線圖(也可叫球差曲線圖)，由常用的F、d、C三色光的波長來表示，單位為mm。圖8為像散曲線圖，由常用的F、d、C三色光的波長來表示，單位為mm。圖9為畸變曲線圖，表示不同視場角情況下的畸變大小值，單位為％。圖10為MTF曲線圖，代表了一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的綜合解像水平。
實(shí)施例2當(dāng)F＝0.95mm，F(xiàn)NO＝2.0，2ω＝200°，TTL＝19.86mm時(shí)的鏡頭光學(xué)參數(shù)見表3 表3 上表中打“*”號(hào)的鏡面為非球面，其相關(guān)參數(shù)見表4 下表列出的是實(shí)施例2非球面系數(shù)K、A、B、C、D、E 表4
權(quán)利要求
1、一種超廣角百萬像素車載鏡頭，所述的廣角鏡頭從物方開始依次包括具有負(fù)光焦度的前透鏡群組，具有正光焦度的后透鏡群組，光闌設(shè)在前透鏡群組和后透鏡群組之間，其特征在于
所述的前透鏡群組的第一透鏡為凸向物方的負(fù)彎月鏡片，第二透鏡為負(fù)彎月或雙凹鏡片，第三透鏡為雙凸的正光焦度鏡片；
所述的后透鏡群組的第四透鏡和第五透鏡組成一個(gè)膠合鏡片，具有正光焦度的第四透鏡在前，具有負(fù)光焦度的第五鏡片在后，第六透鏡為雙凸的正光焦度鏡片。
2、如權(quán)利要求1所述的超廣角百萬像素車載鏡頭，其特征在于所述的前透鏡群組滿足下面的條件公式
-8.5≥F前≥-30，-8.5≥F前/F≥-30
其中F前表示前透鏡群組的組合焦距值，F(xiàn)表示所述鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)的整組焦距值。
3、如權(quán)利要求1所述的超廣角百萬像素車載鏡頭，其特征在于所述的后透鏡群組滿足下面的條件公式
5.0≥F后≥2.5，5.0≥F后/F≥2.5
其中F后表示后透鏡群組的組合焦距值，F(xiàn)表示所述鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)的整組焦距值。
4、如權(quán)利要求1所述的超廣角百萬像素車載鏡頭，其特征在于所述的前透鏡群組和后透鏡群組滿足下面的條件公式
-2.5≥F前/F后≥-10
其中F前表示前透鏡群組的組合焦距值，F(xiàn)后表示后透鏡群組的組合焦距值。
5、如權(quán)利要求1所述的超廣角百萬像素車載鏡頭，其特征在于所述的第一透鏡滿足下面的條件公式
Nd≥1.75，Vd≥45
其中Nd表示第一透鏡材料的d光折射率，Vd表示第一透鏡材料的d光阿貝常數(shù)。
6、如權(quán)利要求1所述的超廣角百萬像素車載鏡頭，其特征在于所述的第三透鏡滿足下面的條件公式
Nd≥1.8，Vd≤25
其中Nd表示第三透鏡材料的d光折射率，Vd表示第三透鏡材料的d光阿貝常數(shù)。
7、如權(quán)利要求1所述的超廣角百萬像素車載鏡頭，其特征在于所述的光學(xué)鏡頭總視場角要滿足下述公式220°≥2ω≥140°。
8、如權(quán)利要求1所述的超廣角百萬像素車載鏡頭，其特征在于所述的第二透鏡和第六透鏡為非球面透鏡，非球面鏡面滿足公式
式中Z為非球面沿光軸方向在高度為h的位置時(shí)，距非球面頂點(diǎn)的距離矢高。c＝1/r，r表示鏡面的曲率半徑，k為圓錐系數(shù)conic，A，B，C，D，E為高次非球面系數(shù)。
9、如權(quán)利要求1所述的超廣角百萬像素車載鏡頭，其特征在于所述的光學(xué)鏡頭的光學(xué)長度滿足下述條件
21≥TTL≥15
其中，TTL表示所述的光學(xué)鏡頭的第一透鏡物方側(cè)最外點(diǎn)至成像焦平面的距離。
10、如權(quán)利要求1～9任一項(xiàng)所述的超廣角百萬像素車載鏡頭，其特征在于所述的第一透鏡采用雙球面的玻璃鏡片；第三透鏡采用高色散雙球面的玻璃鏡片；第二、第六透鏡采用塑料材質(zhì)的非球面鏡片；第四透鏡采用雙凸玻璃鏡片；第五透鏡采用負(fù)彎月玻璃鏡片。
全文摘要
一種超廣角百萬像素車載鏡頭，包括2個(gè)透鏡群組和光闌組成，其中從物方開始依次設(shè)有具有負(fù)光焦度的前透鏡群組、光闌和具有正光焦度的后透鏡群組。所述的前透鏡群組由兩個(gè)具有負(fù)光焦度的第一、第二透鏡和一個(gè)具有正光焦度的第三透鏡組成；所述的后透鏡群組由一個(gè)膠合鏡片組和一個(gè)具有正光焦度的第六透鏡組成。同時(shí)第二透鏡和第六透鏡為非球面鏡片，且至少有一面含有非球面鏡面。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)超廣角、大相對(duì)孔徑和小畸變，保證在-40℃～+85℃的溫度范圍內(nèi)仍具有高通光能力和高清晰度，特別適用于環(huán)境比較惡劣的室外監(jiān)控和車載相機(jī)系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G02B13/06GK101614864SQ20091009970
公開日2009年12月30日 申請(qǐng)日期2009年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月9日
發(fā)明者裘文偉 申請(qǐng)人:寧波舜宇車載光學(xué)技術(shù)有限公司