本發(fā)明涉及一種車用廣角鏡頭，尤其是大相對孔徑廣角車載鏡頭

背景技術(shù)：

隨著社會的飛速發(fā)展與人民生活水平的快速提高，人們對安全意識變得非常重視，這也體現(xiàn)在汽車行業(yè)的車載鏡頭領(lǐng)域。車載鏡頭包括了車前端的行車記錄鏡頭、車后端的倒車鏡頭以及車周身的其他鏡頭等等，他們的存在不僅可以為人事糾紛提供證據(jù)，同時還能保障自己的生命財(cái)產(chǎn)安全。隨著車載鏡頭的不斷發(fā)展，行車記錄用廣角鏡頭已經(jīng)逐漸在客車、貨車、私家車等各種車輛的裝置中普及，通過該鏡頭攝取外界物體的畫面，通過一定的數(shù)據(jù)處理和信息傳輸，將車前方一定角度范圍內(nèi)的畫面實(shí)時記錄并通過顯示屏傳遞給駕駛員，供其對周圍環(huán)境進(jìn)行觀察和判斷，這大大提高了駕駛員在行車時的安全性，同時也能夠?yàn)橥蝗缙鋪淼慕煌ㄊ鹿侍峁?qiáng)有力的證據(jù)，從而避免不必要的民事糾紛。

目前的車載用廣角鏡頭在大廣角和大相對孔徑這兩個影響廣角鏡頭質(zhì)量的重要參數(shù)上無法做到兩全。有大的視場角的鏡頭往往相對孔徑較小，在陰天、夜晚等低照度的情況下難以獲得較多的畫面細(xì)節(jié)；有大的相對孔徑的鏡頭其焦距又較長，視場角無法達(dá)到廣角的要求。同時很多廣角車載鏡頭在視場角超過一定程度后像質(zhì)將變得很差，依靠后期數(shù)據(jù)處理也無法獲得較好的周邊成像。

現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)：

1.相對孔徑小。

相對孔徑是光學(xué)鏡頭的重要參數(shù)之一，用鏡頭的入瞳直徑和焦距之比來表示。一般來說，在鏡頭焦距不變的情況下，相對孔徑的大小決定了鏡頭成像的明亮度，影像的明亮度與相對孔徑的平方成正比。鏡頭的相對孔徑每增大一倍，影像的明亮度、射入光束的截面積和光通量都增加四倍。現(xiàn)有的車載廣角鏡頭在廣角的情況下，其相對孔徑都比較小，如專利文獻(xiàn)(101561550)所述的廣角車載鏡頭，雖然具備120°以上的廣角，但是它的fno(相方孔徑的倒數(shù))為2，難以在陰雨天、夜晚等暗環(huán)境下有較好的性能。

2.周邊像質(zhì)差，亮度低。

在視場角較大的光學(xué)系統(tǒng)中，影響像質(zhì)的主要像差是倍率色差和場曲畸變，光學(xué)系統(tǒng)的倍率色差越大，其邊緣色彩分離越嚴(yán)重，會出現(xiàn)“紫邊”、“藍(lán)邊”等各種現(xiàn)象。光學(xué)系統(tǒng)的倍率色差場曲越大，拍攝一條直線時，這條直線就越彎曲，如果場曲存在一個甚至多個拐點(diǎn)，看到的直線會變成彎彎曲曲的線。同時，一個光學(xué)系統(tǒng)的周邊光亮比也影響到了成像的質(zhì)量，周邊光亮比低的光學(xué)系統(tǒng)，其成像面邊緣會出現(xiàn)暗角，影響使用者的觀察。市場上現(xiàn)有的車載廣角鏡頭，其邊緣畫質(zhì)普遍較差，同時多有暗角出現(xiàn)，就是因?yàn)闆]有優(yōu)化好色差以及場曲畸變等像差，同時沒有提高周邊光亮比所致。

3.分辨率低。

市場上現(xiàn)有的車載廣角鏡頭大多是130萬像素，雖然可以記錄車前方的情況，但遇到突發(fā)事件想要調(diào)查細(xì)節(jié)時，往往因?yàn)榉直媛什荒苓_(dá)到要求而丟失了相關(guān)的細(xì)節(jié)，使得行車記錄失去了本身的意義。

4.加工難度大、成本高。

市場上分辨率較好的鏡頭大多采用了非球面技術(shù)，國內(nèi)現(xiàn)有的加工水平難以達(dá)到制造要求，因此往往采用國外廠家專門定制的非球面鏡片材料，因此增加了制作成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對目前車載廣角鏡頭存在的問題和矛盾，本發(fā)明將設(shè)計(jì)一種新型光學(xué)系統(tǒng)，提供一種新型車載廣角鏡頭，使其可以兼顧大視場角和大相對孔徑，同時保證200萬1080p高清像素的畫質(zhì)下提高周邊畫質(zhì)的成像質(zhì)量。

一種車載用廣角鏡頭，其特征在于：從物面到像面依次包括具有負(fù)光焦度的第一鏡片l1、具有負(fù)光焦度的第二鏡片l2、具有負(fù)光焦度的第三鏡片l3、具有正光焦度的第四鏡片l4、具有負(fù)光焦度的第五鏡片l5、具有正光焦度的第六鏡片l6和具有正光焦度的第七鏡片l7，其中第四鏡片l4和第五鏡片l5之間設(shè)置有配置有孔徑光闌stp；另外，在第七鏡片l7和成像面img之間，配置有保護(hù)玻璃和濾光片；在成像面img，配置有ccd和cmos等的固體攝像元件的光接收面；

第一鏡片l1、第二鏡片l2和第三鏡片l3均為彎月形透鏡并彎向像方；

所述第五鏡片l5和第六鏡片l6組合成膠合鏡片，且膠合鏡片的膠合面彎向像方。

所述第四鏡片l4、第五鏡片l5均為高折射率玻璃鏡片；所述第一鏡片l1、第二鏡片l2、第三鏡片l3、第六鏡片l6以及第七鏡片l7為低色散玻璃鏡片；

上述鏡片滿足以下條件：

所述第一鏡片l1滿足：nd>1.75，vd>35；

所述第二鏡片l2滿足：vd>35；

所述第三鏡片l3滿足：vd>35；

所述第四鏡片l4滿足：nd>1.82；

所述第五鏡片l5滿足：nd>1.82；

所述第六鏡片l6滿足：vd>35；

所述第七鏡片l7滿足：nd>1.75，vd>35；

其中，nd表示透鏡材料的d光折射率，vd表示透鏡材料的d光阿貝常數(shù)。

本發(fā)明的設(shè)計(jì)意圖在于基于從事此類產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造豐富的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)及專業(yè)知識，并配合學(xué)理的運(yùn)用，積極加以研究創(chuàng)新，創(chuàng)設(shè)一種新型結(jié)構(gòu)的車用廣角鏡頭，能夠改進(jìn)一般現(xiàn)有的鏡頭，使其更具有實(shí)用性。經(jīng)過不斷的研究、設(shè)計(jì)，并經(jīng)過反復(fù)試作樣品及改進(jìn)后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實(shí)用價(jià)值的本發(fā)明，本發(fā)明創(chuàng)造的優(yōu)點(diǎn)如下：

1.相對孔徑大。本發(fā)明設(shè)計(jì)的廣角鏡頭，其fno(相對孔徑的倒數(shù))＝1.3，相同視場角的情況下，本發(fā)明設(shè)計(jì)的鏡頭獲得的照度是市面上其他鏡頭照度的2.5倍，可以更好地獲得暗光環(huán)境下的物體細(xì)節(jié)。保障了使用者在陰雨天和夜晚行車時的使用質(zhì)量。

2.周邊像質(zhì)好，亮度高。對于光學(xué)成像系統(tǒng)而言，用愛里斑直徑衡量成像面分辨率的極限，愛里斑半徑為r＝1.22λf/d；如果橫向色差過大，會發(fā)現(xiàn)成像面上色彩不均勻。本發(fā)明設(shè)計(jì)的廣角鏡頭，對于不同頻率的光線的橫向色差大部分都控制在愛里斑范圍內(nèi)，成像色差相對均勻，即軸向色差得到了很好的校正，可以實(shí)現(xiàn)清晰成像。同時鏡頭的像面彎曲也得到了較好的校正，雖然有著廣角視場，但是全視場像質(zhì)較為均勻。在全視場的情況下，鏡頭能夠保持60％以上的周邊光亮比，使得像面整體照度均勻，避免了市面上一些鏡頭周邊較暗的缺點(diǎn)。

3.分辨率高。通過對光學(xué)系統(tǒng)的鏡片結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新，使得該廣角鏡頭的像質(zhì)得到了很好的校正和提升，可以輕松實(shí)現(xiàn)200萬像素全高清1080p以上的畫面輸出性能。使用者在使用時，可以從畫面中獲取更多的細(xì)節(jié)，使得行車記錄更加準(zhǔn)確。

4.易加工，成本低。本發(fā)明所設(shè)計(jì)的廣角鏡頭，其采用的鏡片均為球面鏡片。在保證了像質(zhì)高的情況下，可以由國內(nèi)一般的廠家進(jìn)行鏡片材料生產(chǎn)，降低了加工成本。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中廣角鏡頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中廣角鏡頭的mtf示意圖；

圖3是本發(fā)明中廣角鏡頭的軸向色差示意圖、像面彎曲圖以及畸變圖；

圖4是本發(fā)明中廣角鏡頭的相對照度圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

一種車載用廣角鏡頭，從物面到像面依次包括：具有負(fù)光焦度的第一鏡片l1、具有負(fù)光焦度的第二鏡片l2、具有負(fù)光焦度的第三鏡片l3、具有正光焦度的第四鏡片l4、具有負(fù)光焦度的第五鏡片l5、具有正光焦度的第六鏡片l6和具有正光焦度的第七鏡片l7組成。其中第四鏡片和第五鏡片之間設(shè)置有配置有規(guī)定著既定的口徑的孔徑光闌stp；另外，在第七鏡片l7和成像面img之間，配置有保護(hù)玻璃和濾光片。在成像面img，配置有ccd和cmos等的固體攝像元件的光接收面。

上述廣角鏡頭，其特征在于：第一鏡片l1、第二鏡片l2和第三鏡片l3均為彎月形透鏡并彎向像方；

上述廣角鏡頭，其特征在于：所述第四鏡片l4、第五鏡片l5均為高折射率玻璃鏡片。所述第一鏡片l1、第二鏡片l2、第三鏡片l3、第六鏡片l6以及第七鏡片l7為低色散玻璃鏡片。通過高折射率和低色散鏡片的組合，可以極大的消除系統(tǒng)軸向色差，實(shí)現(xiàn)周邊視場清晰成像。所述鏡片滿足以下條件：

所述第一鏡片l1滿足：nd>1.75，vd>35；

所述第二鏡片l2滿足：vd>35；

所述第三鏡片l3滿足：vd>35；

所述第四鏡片l4滿足：nd>1.82；

所述第五鏡片l5滿足：nd>1.82；

所述第六鏡片l6滿足：vd>35；

所述第七鏡片l7滿足：nd>1.75，vd>35；

其中，nd表示透鏡材料的d光折射率，vd表示透鏡材料的d光阿貝常數(shù)。

上述廣角鏡頭，其特征在于：所述第五鏡片l5和第六鏡片l6組合成膠合鏡片，且膠合鏡片的膠合面彎向像方。

如以上說明，本發(fā)明的廣角鏡頭，通過具備上述構(gòu)成，可達(dá)成大視場角、大相對孔徑、高相對照度、低像差、高像質(zhì)等諸多特點(diǎn)。

下面給出一個具體應(yīng)用例。

該廣角鏡頭，從物面到像面依次包括：具有負(fù)光焦度的第一鏡片l1、具有負(fù)光焦度的第二鏡片l2、具有負(fù)光焦度的第三鏡片l3、具有正光焦度的第四鏡片l4、具有負(fù)光焦度的第五鏡片l5、具有正光焦度的第六鏡片l6和具有正光焦度的第七鏡片l7組成。其中第四鏡片l4和第五鏡片l5之間設(shè)置有配置有規(guī)定著既定的口徑的孔徑光闌stp；另外，在第七鏡片l7和成像面img之間，配置有保護(hù)玻璃和濾光片。在成像面img，配置有ccd和cmos等的固體攝像元件的光接收面。

其中，廣角鏡頭的各鏡片滿足以下條件：

第一鏡片l1為具有負(fù)焦距的彎月形透鏡，并且滿足：nd>1.75，vd>35；

第二鏡片l2為具有負(fù)焦距的彎月形透鏡，并且滿足：vd>35；

第三鏡片l3為具有負(fù)焦距的彎月形透鏡，并且滿足：vd>35；

第四鏡片l4焦距為正，并且滿足：nd>1.82；

第五鏡片l5和第六鏡片l6組合成膠合鏡片，且膠合鏡片的膠合面彎向像方。

以下，示出關(guān)于實(shí)施例的廣角鏡頭的各種數(shù)值數(shù)據(jù)。

有效焦距efl＝2.5mm；

相對孔徑fno＝1.3；

水平視場角hfov＝105°～125°(配合不同傳感器有不同的水平視場角)；

表1顯示了實(shí)施例廣角鏡頭的結(jié)構(gòu)參數(shù)。

表1

圖1是本發(fā)明中廣角鏡頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明中廣角鏡頭的mtf示意圖。mtf(modulationtransferfunction)即調(diào)制傳遞函數(shù)，圖中橫軸表示空間頻率，單位：線對每毫米(lp/mm)；縱軸表示調(diào)制傳遞函數(shù)(mtf)的數(shù)值，所述mtf的數(shù)值用來評價(jià)鏡頭的成像質(zhì)量，取值范圍為0-1，mtf曲線越高越直表示鏡頭的成像質(zhì)量越好，對真實(shí)圖像的還原能力越強(qiáng)。圖2中包括衍射極限，軸線，0.4field(40.00°)時的r線和t線，1.0field(93.80°)時的r線和t線；從圖2可見像質(zhì)得到了很好的校正，可以輕松實(shí)現(xiàn)200萬像素以上的輸出性能。

圖3是本發(fā)明中廣角鏡頭的軸向色差示意圖以及像面彎曲圖。從圖3可以看出，不同頻率的光線的橫向色差大部分都在愛里斑范圍內(nèi)，成像色差相對均勻，即軸向色差得到了很好的校正，可以實(shí)現(xiàn)清晰成像。而且系統(tǒng)的場曲較好的校正，雖然有著廣角視場，但是全視場像質(zhì)較為均勻。

圖4是本發(fā)明中廣角鏡頭的相對照度圖。如圖4可見在全視場能夠保持60％以上的相對照度，使得像面整體照度均勻，避免了市面上一些鏡頭周邊較暗的缺點(diǎn)。

本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。