【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及一種車載鏡頭光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，包含例如電荷耦合裝置(ccd)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(cmos)圖像傳感器的固態(tài)芯片在成像裝置中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，而且隨著半導(dǎo)體制造工藝的日益成熟，芯片的像素尺寸逐漸減小，緊湊型、高分辨率的光學(xué)系統(tǒng)需求逐漸增加。

廣角鏡頭在汽車上的使用，可以幫助駕駛員確認(rèn)車輛周圍是否存在障礙物并及時(shí)了解障礙物的相對(duì)方位與距離，更進(jìn)一步提高行駛及停泊安全性。一般車載鏡頭的監(jiān)控角度在60°～90°，需要更大監(jiān)控角度時(shí)則需要使用多個(gè)廣角鏡頭進(jìn)行組合，增加了成本；一般車載鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)需要使用到五個(gè)或更多的鏡頭，以滿足高分辨率的需求，卻無(wú)法達(dá)到緊湊輕便的需求；一般車載鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)需要使用到多個(gè)玻璃鏡片以確保必須的光學(xué)性能，增加了鏡頭的制造成本。

本發(fā)明就是基于這種情況作出的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的車載鏡頭光學(xué)系統(tǒng)，該車載鏡頭光學(xué)系統(tǒng)具有相對(duì)較短的鏡頭總長(zhǎng)和超大視角，可達(dá)210°或者更大，可實(shí)現(xiàn)更大范圍的無(wú)死角監(jiān)控，確保監(jiān)控的可靠性、完整性。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種車載鏡頭光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：從物側(cè)至像側(cè)依次設(shè)置有第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡和濾光片，所述的第三透鏡和第四透鏡之間設(shè)有孔徑光闌，所述的第一透鏡具有負(fù)光焦度，且所述第一透鏡的物側(cè)面為凸面，所述第一透鏡的像側(cè)面為凹面，所述第二透鏡具有負(fù)光焦度，且所述第二透鏡為雙凹透鏡，所述第三透鏡具有正光焦度，且所述第三透鏡為雙凸透鏡，所述第四透鏡具有正光焦度，且所述第四透鏡為雙凸透鏡。

如上所述的一種車載鏡頭光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述第一透鏡為玻璃材料，所述第二透鏡、第三透鏡和第四透鏡為塑膠材料。

如上所述的一種車載鏡頭光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述的第一透鏡的材折射率為1.7725，所述第二透鏡的材料折射率為1.531，所述第三透鏡的材料折射率為1.634，所述第四透鏡的材料折射率為1.531。

如上所述的一種車載鏡頭光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述第一透鏡的為球面透鏡，所述第二透鏡、第三透鏡和第四透鏡為非球面透鏡。

如上所述的一種車載鏡頭光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述第一透鏡的材料為h-laf50b。

如上所述的一種車載鏡頭光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述的第三透鏡的材料為ep-5000。

如上所述的一種車載鏡頭光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述的車載鏡頭光學(xué)系統(tǒng)滿足關(guān)系式：22＜vd3＜26，其中vd3為第三透鏡的阿貝數(shù)。

如上所述的一種車載鏡頭光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述第一透鏡與第二透鏡之間的空氣間隔為2.09mm，所述第二透鏡與第三透鏡之間的空氣間隔為0.842mm，所述第三透鏡與第四透鏡的空氣間隔為1.336mm。

如上所述的一種車載鏡頭光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：滿足關(guān)系式：-13＜(r2-r3)/(r2+r3)＜-6，其中r2為第一透鏡的像側(cè)面的有效半徑，r3為第二透鏡的物側(cè)面的有效半徑。

如上所述的一種車載鏡頭光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述的第二透鏡、第三透鏡和第四透鏡的非球面的表面形狀滿足以下方程：在公式中，z表示透鏡表面各點(diǎn)的z坐標(biāo)值，參數(shù)c為半徑所對(duì)應(yīng)的曲率，y為徑向坐標(biāo)，k為圓錐二次曲線系數(shù)；當(dāng)k系數(shù)小于-1時(shí)，透鏡的面形曲線為雙曲線，當(dāng)k系數(shù)等于-1時(shí)，透鏡的面形曲線為拋物線；當(dāng)k系數(shù)介于-1到0之間時(shí)，透鏡的面形曲線為橢圓，當(dāng)k系數(shù)等于0時(shí)，透鏡的面形曲線為圓形，當(dāng)k系數(shù)大于0時(shí)，透鏡的面形曲線為扁圓形；α1至α6分別表示各徑向坐標(biāo)所對(duì)應(yīng)的系數(shù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明使用了一個(gè)由第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡組成的負(fù)透鏡組作為該光學(xué)系統(tǒng)的前半部分，主要用于擴(kuò)大該光學(xué)系統(tǒng)的視場(chǎng)角，對(duì)整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生足夠的桶形畸變，可以保證邊緣視場(chǎng)也能具體成像，并且前負(fù)透鏡組也可以保證像面照度的均勻分布，負(fù)透鏡組中使用了具有正光焦度的第三透鏡可以矯正該光學(xué)系統(tǒng)的像差和場(chǎng)曲；在該光學(xué)系統(tǒng)的后半部分，在孔徑光闌之后使用一個(gè)具有正光焦度的第四透鏡，可以進(jìn)一步矯正前負(fù)透鏡組產(chǎn)生的像差，同時(shí)使光束再次匯聚，可以縮短鏡頭總長(zhǎng)，使光學(xué)系統(tǒng)更緊湊，使得該光學(xué)系統(tǒng)具有相對(duì)較短的鏡頭總長(zhǎng)和超大視角，可達(dá)210°或者更大，實(shí)現(xiàn)更大范圍的無(wú)死角監(jiān)控，確保監(jiān)控的可靠性、完整性。

2、該車載鏡頭光學(xué)系統(tǒng)使用的第一透鏡為玻璃鏡片，第二透鏡、第三透鏡和第四透鏡為塑膠鏡片，與全玻璃鏡片構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)相比，大大降低了成本也減輕了鏡頭的重量，滿足輕便化的趨勢(shì)。

3、該車載鏡頭光學(xué)系統(tǒng)中第二透鏡、第三透鏡和第四透鏡為非球面透鏡，運(yùn)用多個(gè)非球面鏡片，光學(xué)系統(tǒng)的各種像差得到充分校正，在結(jié)構(gòu)緊湊、大廣角、重量輕的前提下，可以提供高分辨率，使用所述光學(xué)系統(tǒng)的汽車裝置可以得到較好的性能。

4、vd3為第三透鏡的阿貝數(shù)(abbenumber)，并且該光學(xué)系統(tǒng)滿足關(guān)系式：22＜vd3＜26，即要求第三透鏡使用的是折射率相對(duì)較高的材料，可以減小鏡頭光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生的色差，且折射率高，光線更加匯聚，可以減小鏡頭的尺寸。

5、r2為第一透鏡的像側(cè)面的有效半徑，r3為第二透鏡的物側(cè)面的有效半徑，且該光學(xué)系統(tǒng)滿足關(guān)系式：-13＜(r2-r3)/(r2+r3)＜-6，可以校正該光學(xué)系統(tǒng)的像差，并且保證從第一透鏡出射的光線入射到第二透鏡的第一個(gè)面時(shí)，入射角不會(huì)太大，從而降低該光學(xué)系統(tǒng)的公差敏感度，若超過(guò)上限值，該光學(xué)系統(tǒng)的像差無(wú)法得到充分的校正；若低于下限值，從第一透鏡出射的光線入射到第二透鏡的第一個(gè)面時(shí)的入射角會(huì)過(guò)大，就會(huì)增加該光學(xué)系統(tǒng)的敏感度。

【附圖說(shuō)明】

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，其中：

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的傳遞函數(shù)曲線圖；

圖3是本發(fā)明的畸變曲線圖；

圖4是本發(fā)明的垂軸像差曲線圖。

【具體實(shí)施方式】

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

本發(fā)明中所涉及的透鏡的物側(cè)面指透鏡朝向物側(cè)的表面，像側(cè)面指透鏡朝向像側(cè)的表面。

如圖1至圖4所示的一種車載鏡頭光學(xué)系統(tǒng)，從物側(cè)至像側(cè)依次設(shè)置有第一透鏡g01、第二透鏡p01、第三透鏡p02、第四透鏡p03和濾光片p04，所述的第三透鏡p02和第四透鏡p03之間設(shè)有孔徑光闌l01，所述的第一透鏡g01具有負(fù)光焦度，且所述第一透鏡g01的物側(cè)面s1為凸面，所述第一透鏡g01的像側(cè)面s2為凹面，所述第二透鏡p01具有負(fù)光焦度，且所述第二透鏡p01為雙凹透鏡，所述第三透鏡p02具有正光焦度，且所述第三透鏡p02為雙凸透鏡，所述第四透鏡p03具有正光焦度，且所述第四透鏡p03為雙凸透鏡。

使用了一個(gè)由第一透鏡g01、第二透鏡p01和第三透鏡p02組成的負(fù)透鏡組作為該光學(xué)系統(tǒng)的前半部分，主要用于擴(kuò)大該光學(xué)系統(tǒng)的視場(chǎng)角，對(duì)整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生足夠的桶形畸變，可以保證邊緣視場(chǎng)也能具體成像，并且該負(fù)透鏡組也可以保證像面照度的均勻分布，負(fù)透鏡組中使用了具有正光焦度的第三透鏡p02可以矯正該光學(xué)系統(tǒng)的像差和場(chǎng)曲；在該光學(xué)系統(tǒng)的后半部分，在孔徑光闌l01之后使用一個(gè)具有正光焦度的第四透鏡p03，可以進(jìn)一步矯正前負(fù)透鏡組產(chǎn)生的像差，同時(shí)使光束再次匯聚，可以縮短鏡頭總長(zhǎng)，使光學(xué)系統(tǒng)更緊湊，使得該光學(xué)系統(tǒng)具有相對(duì)較短的鏡頭總長(zhǎng)和超大視角，可達(dá)210°或者更大，實(shí)現(xiàn)更大范圍的無(wú)死角監(jiān)控，確保監(jiān)控的可靠性、完整性。

所述第一透鏡g01為玻璃材料，所述第二透鏡p01、第三透鏡p02和第四透鏡p03為塑膠材料，使用一個(gè)玻璃鏡片，3個(gè)塑膠鏡片，與全玻璃鏡片構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)相比，大大降低了成本也減輕了鏡頭的重量，滿足輕便化的趨勢(shì)。

所述的第一透鏡g01的材折射率為1.7725，所述第二透鏡p01的材料折射率為1.531，所述第三透鏡p02的材料折射率為1.634，所述第四透鏡p03的材料折射率為1.531。

所述第一透鏡g01的為球面透鏡，能夠更好的擴(kuò)大該光學(xué)系統(tǒng)的視場(chǎng)角，所述第二透鏡p01、第三透鏡p02和第四透鏡p03為非球面透鏡，運(yùn)用多個(gè)非球面鏡片，光學(xué)系統(tǒng)的各種像差得到充分校正，在結(jié)構(gòu)緊湊、大廣角、重量輕的前提下，可以提供高分辨率，使用所述光學(xué)系統(tǒng)的汽車裝置可以得到較好的性能。

所述第一透鏡g01的材料為h-laf50b。

所述的第三透鏡p02的材料為ep-5000。

所述的車載鏡頭光學(xué)系統(tǒng)滿足關(guān)系式：22＜vd3＜26，其中vd3為第三透鏡p02的阿貝數(shù)，即要求第三透鏡p02使用的是折射率相對(duì)較高的材料，可以減小鏡頭光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生的色差，且折射率高，光線更加匯聚，可以減小鏡頭的尺寸。

所述第一透鏡g01與第二透鏡p01之間的空氣間隔為2.09mm，所述第二透鏡p01與第三透鏡p02之間的空氣間隔為0.842mm，所述第三透鏡p02與第四透鏡p03的空氣間隔為1.336mm。

該車載鏡頭光學(xué)系統(tǒng)滿足關(guān)系式：-13＜(r2-r3)/(r2+r3)＜-6，其中r2為第一透鏡g01的像側(cè)面s2的有效半徑，r3為第二透鏡p01的物側(cè)面s3的有效半徑，可以校正該光學(xué)系統(tǒng)的像差，并且保證從第一透鏡g01出射的光線入射到第二透鏡p01的第一個(gè)面時(shí)，入射角不會(huì)太大，從而降低該光學(xué)系統(tǒng)的公差敏感度，若超過(guò)上限值，該光學(xué)系統(tǒng)的像差無(wú)法得到充分的校正；若低于下限值，從第一透鏡g01出射的光線入射到第二透鏡p01的第一個(gè)面時(shí)的入射角會(huì)過(guò)大，就會(huì)增加該光學(xué)系統(tǒng)的敏感度。

所述的第二透鏡p01、第三透鏡p02和第四透鏡p03的非球面的表面形狀滿足以下方程：在公式中，z表示透鏡表面各點(diǎn)的z坐標(biāo)值，參數(shù)c為半徑所對(duì)應(yīng)的曲率，y為徑向坐標(biāo)，k為圓錐二次曲線系數(shù)；當(dāng)k系數(shù)小于-1時(shí)，透鏡的面形曲線為雙曲線，當(dāng)k系數(shù)等于-1時(shí)，透鏡的面形曲線為拋物線；當(dāng)k系數(shù)介于-1到0之間時(shí)，透鏡的面形曲線為橢圓，當(dāng)k系數(shù)等于0時(shí)，透鏡的面形曲線為圓形，當(dāng)k系數(shù)大于0時(shí)，透鏡的面形曲線為扁圓形；α1至α6分別表示各徑向坐標(biāo)所對(duì)應(yīng)的系數(shù)。

下面是本發(fā)明一種車載鏡頭光學(xué)系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計(jì)案例：

表1為本發(fā)明一種車載鏡頭光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)表

表1

表2為第一透鏡g01的球面失高sag與半徑r的比值范圍和第二透鏡p01的非球面失高sag與半徑r的比值范圍

表2

表3為第三透鏡p02和第四透鏡p03的各非球面失高與半徑r的比值范圍

表3