本技術(shù)涉及光學(xué)元件領(lǐng)域,更具體地,涉及一種光學(xué)鏡頭及電子設(shè)備。
背景技術(shù):
1、近年來,光學(xué)鏡頭技術(shù)不斷發(fā)展進(jìn)步,光學(xué)鏡頭在包括智能手機(jī)、安防監(jiān)控、汽車輔助駕駛、智能檢測以及虛擬現(xiàn)實(shí)等多個領(lǐng)域中均有著越來越廣泛的應(yīng)用。其中,在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用中,隨著自動駕駛技術(shù)的蓬勃發(fā)展,車載鏡頭作為自動駕駛輔助系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件也迎來了較快的發(fā)展:一方面,為了獲取更大的信息量,前視鏡頭需要對較大視場角進(jìn)行成像,同時為了滿足特定使用場景,要求鏡頭中心成像區(qū)域具有較高角放大率;另一方面,車載鏡頭越來越多地應(yīng)用于汽車輔助駕駛系統(tǒng)中,因此要求其需要配合芯片的發(fā)展,具有百萬級別的清晰度,對鏡頭的高解像能力提出了更高的要求;再一方面,汽車廠商基于產(chǎn)品美觀度和空間的考慮,通常將鏡頭安裝在隱蔽位置并要求尺寸減小,因此車載鏡頭越來越趨向微型化,但目前很難同時滿足高解像和微型化;以及,為適應(yīng)陰雨天和夜間等光線不足的行車環(huán)境,車載鏡頭需要較大的進(jìn)光量來保證成像質(zhì)量,由于整體尺寸的限制,車載鏡頭往往口徑很小,在暗光環(huán)境下傳感器表面照度不足,很容易受到噪聲影響。
2、現(xiàn)有的光學(xué)鏡頭在上述的多個方面還存在著諸多不足,需要改進(jìn)和提高,例如,在中心角分辨率方面,現(xiàn)有光學(xué)鏡頭在滿足大視場角同時,中心角分辨率不夠高;在高解像方面,現(xiàn)有光學(xué)鏡頭雖然可達(dá)到百萬像素的清晰度,但是鏡頭色差、像散、畸變等像差問題較為嚴(yán)重;在小型化方面,現(xiàn)有光學(xué)鏡頭不能同時兼顧高解像與小型化的要求;在通光量方面,現(xiàn)有光學(xué)鏡頭一般要求通光能力不強(qiáng),不能夠適應(yīng)夜間或陰雨天等較暗的環(huán)境。因此,具有諸如中心大角分辨率、大視場角、小型化、小口徑、高解像、高相對照度、高性能以及低敏感度等部分或全部性能特征的光學(xué)鏡頭成為了當(dāng)前車載鏡頭的重要發(fā)展方向。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本技術(shù)提供一種光學(xué)鏡頭,該光學(xué)鏡頭沿光軸由第一側(cè)至第二側(cè)依序可包括:?具有負(fù)光焦度的第一透鏡,其第一側(cè)面為凸面,第二側(cè)面為凹面;具有正光焦度的第二透鏡;具有光焦度的第三透鏡;具有光焦度的第四透鏡;以及具有正光焦度的第五透鏡。其中,第三透鏡和第四透鏡膠合,且第三透鏡和第四透鏡具有正負(fù)相反的光焦度屬性;光學(xué)鏡頭中具有光焦度的透鏡的數(shù)量是五。光學(xué)鏡頭可滿足以下條件:72≤(fov×f)/h≤120;0.75≤r11/sag11≤10;0.2≤(r21-d2)/r22≤8;以及0.8≤|r21/f|≤8.5;其中,fov為光學(xué)鏡頭的最大視場角,f為光學(xué)鏡頭的總有效焦距,h為光學(xué)鏡頭的最大視場角對應(yīng)的像高,r11為第一透鏡的第一側(cè)面的曲率半徑,sag11為第一透鏡的第一側(cè)面的矢高,r21為第二透鏡的第一側(cè)面的曲率半徑,d2為第二透鏡在光軸上的中心厚度,r22為第二透鏡的第二側(cè)面的曲率半徑。
2、在一個實(shí)施方式中,第二透鏡的第一側(cè)面和第二側(cè)面分別為凸面和凹面,或者分別為凹面和凸面。
3、在一個實(shí)施方式中,第三透鏡具有正光焦度,其第一側(cè)面和第二側(cè)面分別為凸面和凸面,或者分別為凹面和凸面;或者,第三透鏡具有負(fù)光焦度,其第一側(cè)面和第二側(cè)面分別為凹面和凹面,或者分別為凸面和凹面。
4、在一個實(shí)施方式中,第四透鏡具有正光焦度,其第一側(cè)面和第二側(cè)面分別為凸面和凸面;或者,第四透鏡具有負(fù)光焦度,其第一側(cè)面和第二側(cè)面分別為凹面和凹面,或者分別為凹面和凸面。
5、在一個實(shí)施方式中,第五透鏡的第一側(cè)面和第二側(cè)面分別為凸面和凸面,或者分別為凸面和凹面,或者分別為凹面和凸面。
6、在一個實(shí)施方式中,第二透鏡的第一側(cè)面的曲率半徑r21與第二透鏡的第二側(cè)面的曲率半徑r22可滿足:0.3≤r21/r22≤7。
7、在一個實(shí)施方式中,第二透鏡的有效焦距f2與光學(xué)鏡頭的總有效焦距f可滿足:1.8≤f2/f≤15。
8、在一個實(shí)施方式中,第三透鏡與第四透鏡的組合焦距f34與光學(xué)鏡頭的總有效焦距f可滿足:1.5≤f34/f≤6。
9、在一個實(shí)施方式中,第一透鏡的第一側(cè)面的曲率半徑r11與光學(xué)鏡頭的總有效焦距f可滿足:0.3≤r11/f≤2.8。
10、在一個實(shí)施方式中,第一透鏡的第一側(cè)面的張角arctan(1/k(s1))與第一透鏡的第一側(cè)面上距離透鏡中心四分之一口徑處的張角θ1可滿足:arctan(1/k(s1))/θ1≤0.8。
11、在一個實(shí)施方式中,第一透鏡的第一側(cè)面的矢高sag11與光學(xué)鏡頭的最大視場角對應(yīng)的第一透鏡的第一側(cè)面的最大有效通光口徑d可滿足:7≤arctan(sag11/(d/2))≤28。
12、在一個實(shí)施方式中,光學(xué)鏡頭的最大視場角對應(yīng)的像高h(yuǎn)、光學(xué)鏡頭的總有效焦距f與光學(xué)鏡頭的最大視場角的弧度值θ可滿足:0.2≤(h/2)/(f×tan(θ/2))≤0.6。
13、在一個實(shí)施方式中,第二透鏡的第一側(cè)面為凸面,第二側(cè)面為凹面;第二透鏡的第二側(cè)面的曲率半徑r22與光學(xué)鏡頭的總有效焦距f可滿足:3.5≤r22/f≤7。
14、在一個實(shí)施方式中,第二透鏡的第一側(cè)面為凸面,第二側(cè)面為凹面;第三透鏡與第四透鏡的組合焦距f34、光學(xué)鏡頭的總有效焦距f與第五透鏡的有效焦距f5可滿足:1.5≤(f34/f)×(f5/f)≤4.5。
15、在一個實(shí)施方式中,第二透鏡的第一側(cè)面為凹面,第二側(cè)面為凸面;第二透鏡的第二側(cè)面的曲率半徑r22與光學(xué)鏡頭的總有效焦距f可滿足:-4≤r22/f≤-0.5。
16、在一個實(shí)施方式中,第二透鏡的第一側(cè)面為凹面,第二側(cè)面為凸面;第三透鏡與第四透鏡的組合焦距f34、光學(xué)鏡頭的總有效焦距f與第五透鏡的有效焦距f5可滿足:4≤(f34/f)×(f5/f)≤28。
17、在一個實(shí)施方式中,第二透鏡在光軸上的中心厚度d2、第三透鏡在光軸上的中心厚度d3與第四透鏡在光軸上的中心厚度d4可滿足:0.35≤d2/(d3+d4)≤1.2。
18、在一個實(shí)施方式中,光學(xué)鏡頭可滿足以下條件中的至少一項:-4≤f1/f≤-0.5;1.5≤f5/f≤18;|arctan(1/k(s1))|≤15;0.1≤|(h-f×θ)/(f×θ)|≤0.5;0.9≤r32/r41≤1.1;d34/ttl≤0.005;0.02≤ttl/h/fov≤0.05;0.45≤(f×θ)/d≤1.6;0.3≤d/h/θ≤0.95;0.15≤d/h/f≤0.6;1.2≤f/enpd≤2.0;其中,f1為第一透鏡的有效焦距,f5為第五透鏡的有效焦距,arctan(1/k(s1))為第一透鏡的第一側(cè)面的張角,θ為光學(xué)鏡頭的最大視場角的弧度值,r32為第三透鏡的第二側(cè)面的曲率半徑,r41為第四透鏡的第一側(cè)面的曲率半徑,d34為第三透鏡與第四透鏡在光軸上的空氣間隔,ttl為第一透鏡的第一側(cè)面的中心至光學(xué)鏡頭的成像面在光軸上的距離,d為光學(xué)鏡頭的最大視場角對應(yīng)的第一透鏡的第一側(cè)面的最大有效通光口徑,enpd為光學(xué)鏡頭的入瞳直徑。
19、在一個實(shí)施方式中,光學(xué)鏡頭可滿足以下條件中的至少一項:75≤(fov×f)/h≤100;0.9≤r11/sag11≤8.5;0.3≤(r21-d2)/r22≤6;1.2≤|r21/f|≤7.5;0.5≤r21/r22≤6;2≤f2/f≤8.8;0.45≤r11/f≤2.3;0.0015≤arctan(1/k(s1))/θ1≤0.65;10≤arctan(sag11/(d/2))≤25;0.35≤(h/2)/(f×tan(θ/2))≤0.48;4.85≤r22/f≤5.58;3.02≤(f34/f)×(f5/f)≤3.6;-2.8≤r22/f≤-0.8;5≤(f34/f)×(f5/f)≤24;0.4≤d2/(d3+d4)≤1.05;-3.4≤f1/f≤-1.12;1.55≤f5/f≤14;|arctan(1/k(s1))|≤12.5;0.2≤|(h-f×θ)/(f×θ)|≤0.4;d34/ttl≤0.002;0.027≤ttl/h/fov≤0.04;0.6≤(f×θ)/d≤1.4;0.56≤d/h/θ≤0.9;0.22≤d/h/f≤0.54;1.3≤f/enpd≤1.9;其中,f2為第二透鏡的有效焦距,arctan(1/k(s1))為第一透鏡的第一側(cè)面的張角,θ1為第一透鏡的第一側(cè)面上距離透鏡中心四分之一口徑處的張角,sag11為第一透鏡的第一側(cè)面的矢高,d為光學(xué)鏡頭的最大視場角對應(yīng)的第一透鏡的第一側(cè)面的最大有效通光口徑,θ為光學(xué)鏡頭的最大視場角的弧度值,f34為第三透鏡與第四透鏡的組合焦距,f5為第五透鏡的有效焦距,d2為第二透鏡在光軸上的中心厚度,d3為第三透鏡在光軸上的中心厚度,d4為第四透鏡在光軸上的中心厚度,f1為第一透鏡的有效焦距,d34為第三透鏡與第四透鏡在光軸上的空氣間隔,ttl為第一透鏡的第一側(cè)面的中心至光學(xué)鏡頭的成像面在光軸上的距離,enpd為光學(xué)鏡頭的入瞳直徑。
20、在一個實(shí)施方式中,光學(xué)鏡頭可滿足以下條件中的至少一項:75.8794≤(fov×f)/h≤92.2821;1.312≤r11/sag11≤7.9092;0.3473≤(r21-d2)/r22≤5.4967;1.7615≤|r21/f|≤6.8217;0.5167≤r21/r22≤4.8921;2.3998≤f2/f≤9.4888;1.7920≤f34/f≤4.5564;0.6192≤r11/f≤2.2527;0.0028≤arctan(1/k(s1))/θ1≤0.5912;12.057≤arctan(sag11/(d/2))≤23.5381;0.3754≤(h/2)/(f×tan(θ/2))≤0.4565;4.9853≤r22/f≤5.4267;3.1709≤(f34/f)×(f5/f)≤3.5222;-2.4809≤r22/f≤-1.2542;6.7349≤(f34/f)×(f5/f)≤19.2725;0.5245≤d2/(d3+d4)≤0.9437;-2.8876≤f1/f≤-1.5180;1.6363≤f5/f≤9.0917;0.0623≤|arctan(1/k(s1))|≤11.0541;0.2449≤|(h-f×θ)/(f×θ)|≤0.3791;0.95≤r32/r41≤1.05;d34/ttl≤0.0015;0.0293≤ttl/h/fov≤0.0374;0.7853≤(f×θ)/d≤1.2786;0.5975≤d/h/θ≤0.8052;0.2834≤d/h/f≤0.4785;1.4524≤f/enpd≤1.8254;其中,f2為第二透鏡的有效焦距,arctan(1/k(s1))為第一透鏡的第一側(cè)面的張角,θ1為第一透鏡的第一側(cè)面上距離透鏡中心四分之一口徑處的張角,sag11為第一透鏡的第一側(cè)面的矢高,d為光學(xué)鏡頭的最大視場角對應(yīng)的第一透鏡的第一側(cè)面的最大有效通光口徑,θ為光學(xué)鏡頭的最大視場角的弧度值,f34為第三透鏡與第四透鏡的組合焦距,f5為第五透鏡的有效焦距,d2為第二透鏡在光軸上的中心厚度,d3為第三透鏡在光軸上的中心厚度,d4為第四透鏡在光軸上的中心厚度,f1為第一透鏡的有效焦距,r32為第三透鏡的第二側(cè)面的曲率半徑,r41為第四透鏡的第一側(cè)面的曲率半徑,d34為第三透鏡與第四透鏡在光軸上的空氣間隔,ttl為第一透鏡的第一側(cè)面的中心至光學(xué)鏡頭的成像面在光軸上的距離,enpd為光學(xué)鏡頭的入瞳直徑。
21、本技術(shù)另一方面提供了一種電子設(shè)備,該電子設(shè)備包括根據(jù)本技術(shù)提供的光學(xué)鏡頭及用于將所述光學(xué)鏡頭形成的光學(xué)圖像或光學(xué)信息轉(zhuǎn)換為電信號的成像元件,成像元件位于光學(xué)鏡頭的第二側(cè),來自第一側(cè)的光線經(jīng)光學(xué)鏡頭后在第二側(cè)成像。或者,該電子設(shè)備包括根據(jù)本技術(shù)提供的光學(xué)鏡頭及光源,光源位于光學(xué)鏡頭的第二側(cè),光源發(fā)出的光線經(jīng)光學(xué)鏡頭后投射至光學(xué)鏡頭的第一側(cè),在第一側(cè)形成圖像或者照亮區(qū)域。
22、根據(jù)本技術(shù)示例性實(shí)施方式的光學(xué)鏡頭包括五片具有光焦度的透鏡,分別為沿光軸由第一側(cè)至第二側(cè)依序排列的第一至第五透鏡,其中,第一透鏡具有負(fù)光焦度,其第一側(cè)面為凸面,第二側(cè)面為凹面;第二透鏡具有正光焦度;第三透鏡和第四透鏡膠合,且第三透鏡和第四透鏡具有正負(fù)相反的光焦度屬性;第五透鏡具有正光焦度;光學(xué)鏡頭的最大視場角fov與光學(xué)鏡頭的總有效焦距f以及光學(xué)鏡頭的最大視場角對應(yīng)的像高h(yuǎn)滿足72≤(fov×f)/h≤120;第一透鏡的第一側(cè)面的曲率半徑r11與第一透鏡的第一側(cè)面的矢高sag11滿足0.75≤r11/sag11≤10;第二透鏡的第一側(cè)面的曲率半徑r21與第二透鏡在光軸上的中心厚度d2以及第二透鏡的第二側(cè)面的曲率半徑r22滿足0.2≤(r21-d2)/r22≤8;第二透鏡的第一側(cè)面的曲率半徑r21與光學(xué)鏡頭的總有效焦距f滿足0.8≤|r21/f|≤8.5。通過對鏡頭的這種設(shè)置,在鏡頭焦距和像高相同時,可以實(shí)現(xiàn)大視場角,有利于擴(kuò)大成像范圍,捕捉更多畫面信息;在鏡頭視場角和像高相同時,焦距較大,畸變較大,有利于實(shí)現(xiàn)中心大角分辨率。第一枚鏡片為非球面,物側(cè)面中心凸邊緣平緩,邊緣張角較小,合理設(shè)置物側(cè)面曲率半徑值與矢高的比值,有利于收集邊緣視場的大角度光線,降低邊緣視場光線入射的高度,有利于實(shí)現(xiàn)大畸變,提升中心的角分辨率;配合第一透鏡物側(cè)中心較小的曲率半徑,同時能夠?qū)崿F(xiàn)整鏡頭長焦特性兼顧大視場。第二透鏡的光焦度為正,通過管控第二枚鏡片的曲率半徑和中厚,使其設(shè)計成特殊形狀(例如同心圓),能夠平穩(wěn)承接具有負(fù)光焦度的第一透鏡出射的呈發(fā)散趨勢的光線,擴(kuò)大光束寬度的同時,并將光線平緩過渡至后方光學(xué)系統(tǒng)減少像差的生成,同時可調(diào)整不同視場光線間的光程差,實(shí)現(xiàn)高解像。同時,合理控制具有正光焦度的第二枚鏡片物側(cè)面曲率半徑與整組焦距的比值,并配合具有負(fù)光焦度和彎月形狀的第一透鏡,能夠校正像差,提升解像;同時輔助光線走勢平緩,有利于整鏡頭實(shí)現(xiàn)長焦特性。
23、根據(jù)本技術(shù)示例性實(shí)施方式的光學(xué)鏡頭采用五片式鏡頭架構(gòu),通過對透鏡光焦度、面型、曲率半徑、中心厚度、張角、矢高以及透鏡間空氣間隔等參數(shù)的合理設(shè)置,可以有利于使光學(xué)鏡頭具有中心大角分辨率、大視場角、小型化、小口徑、高解像、高相對照度、高性能以及低敏感度等一個或多個有益效果,使得光學(xué)鏡頭能夠更好地滿足例如車載應(yīng)用的高要求。