一种大光圈车载镜头光学系统论文和设计

全文摘要

本实用新型涉及一种大光圈车载镜头光学系统，其中，光学系统是由具有负光焦度的第一透镜、正光焦度的第二透镜、正光焦度的第三透镜、负光焦度的第四透镜、正光焦度的第五透镜、和红外截止滤光片组成，沿光轴从被摄物体向像平面侧的顺序排列，不同距离被摄物体可通过镜头整体移动实现在像面处清晰成像。第二透镜、第四透镜和第五透镜是塑料非球面透镜，其余为玻璃球面透镜，本光学系统光圈大、视场角大、成本低，在‑30℃~80℃范围无温漂离焦现象。可广泛应用于记录仪、流媒体后视镜等车载电子产品。

主设计要求

1.一种大光圈车载镜头光学系统，其特征在于：光学系统是由具有负光焦度的第一透镜、正光焦度的第二透镜、正光焦度的第三透镜、负光焦度的第四透镜、正光焦度的第五透镜、和红外截止滤光片组成，沿光轴从被摄物体向像平面侧的顺序排列。

设计方案

2.如权利要求1所述的大光圈车载镜头光学系统，其特征在于：

所述第一透镜是凸向物方的玻璃球面透镜，光焦度为负，采用重冕玻璃；所述第二透镜是凹凸非球面透镜，光焦度为正，采用光学塑料；

所述第三透镜是双凸球面透镜，光焦度为正，采用重镧火石玻璃；

所述第四透镜是双凹非球面透镜，光焦度为负，采用光学塑料；

所述第五透镜是双凸非球面透镜，光焦度为正，采用光学塑料。

3.如权利要求1所述的大光圈车载镜头光学系统，其特征在于：镜头焦距f、第二透镜焦距f2，第四透镜焦距f4，第五透镜焦距f5满足：

8<|f2\/f|<15

|f4\/f1|>1.3

1<|f5\/f4|>1.5。

4.如权利要求1所述的大光圈车载镜头光学系统，其特征在于：镜头系统光阑位于第三透镜和第四透镜之间。

5.如权利要求1所述的大光圈车载镜头光学系统，其特征在于：镜头光学系统总长TOTR满足：4<TOTR\/f<8。

设计说明书

技术领域

本发明属于数码显示技术领域，具体涉及一种大光圈车载镜头光学系统。

背景技术

近年来我国汽车产业的迅猛发展，车载记录仪、流媒体后视镜等车载电子产品得以迅速普及。但目前市面上的此类车载镜头面临诸多问题：首先，光圈不大，夜间进光量不足，暗部细节很难看得清；其次，视场角不够大，大部分产品视场角很难突破120°；再之，多采用玻璃透镜，成本高昂，消费者负担重，也有部分采用光学塑料透镜，但耐温优化差，很难保证在极寒或极热的环境下正常工作。

随着车联网技术的发展，对高性价比影像的需求愈加强烈，这就要求车载镜头有更大的光圈，更广的视场角，更低的价格，目前还没有光学系统能够很好的解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种大光圈车载镜头光学系统。

为达到这样的目的，本发明所提供的技术方案是：光学系统是由具有负光焦度的第一透镜、正光焦度的第二透镜、正光焦度的第三透镜、负光焦度的第四透镜、正光焦度的第五透镜和红外截止滤光片组成，沿光轴从被摄物体向像平面侧的顺序排列。

所述第一透镜是凸向物方的玻璃球面透镜，光焦度为负，采用重冕玻璃；

所述第二透镜是凹凸非球面透镜，光焦度为正，采用光学塑料；

所述第三透镜是双凸球面透镜，光焦度为正，采用重镧火石玻璃；

所述第四透镜是双凹非球面透镜，光焦度为负，采用光学塑料；

所述第五透镜是双凸非球面透镜，光焦度为正，采用光学塑料。

镜头焦距f、第二透镜焦距f2，第四透镜焦距f4，第五透镜焦距f5满足：

8<|f2\/f|<15

|f4\/f1|>1.3

1<|f5\/f4|>1.5。

镜头系统光阑位于第三透镜和第四透镜之间。

镜头光学系统总长TOTR满足：4<TOTR\/f<8。

本发明实施例，光学系统由六片镜片组成，其中第二透镜、第四透镜、第五透镜为塑料非球面透镜，第一透镜和第三透镜为球面透镜，红外截止滤光片为平板玻璃，通过合理分配光焦度，满足本光学系统的光学条件，有效矫正了球差、像散、倍率色差、场曲等系统像差，采用本系统的车载镜头可广泛应用于记录仪、流媒体后视镜等车载电子产品。

较现有技术，本发明有如下有点：

1.本发明通过光学玻璃与光学塑料合理搭配，借助非球面优化光焦度分配，实

现了大光圈，保证系统夜间有足够的进光量，可以获取更多的低照度信息；同时实现超过150度的超大视场角，可以获得更多车辆视觉盲区信息。

2.本发明通过塑料非球面温度补偿设计，使本系统在-30℃～80℃温度范围内，无温漂现象，可靠性高，加载此光学系统的设备可在极寒或极热的恶劣环境下正常工作。

3.本发明清晰度高，可实现全视场1080P高清显示。

4.本发明结构简单，体积小巧，方便组装；采用三片塑料非球面透镜，采用本系统设备成本低，性价比高。

5.附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施例作进一步详细的说明。

图1是本发明光学系统图；

图2是本发明场曲和畸变曲线图；

图3是本发明在20℃条件下125线对的离焦曲线图；

图4是本发明在-30℃条件下125线对的离焦曲线图；

图5是本发明在80℃条件下125线对的离焦曲线图；

具体实施方式

结合图1，该大光圈车载镜头光学系统沿光轴方向从物方到像方依次是：具有负光焦度的第一透镜L1、正光焦度的第二透镜L2、正光焦度的第三透镜L3、负光焦度的第四透镜L4、正光焦度的第五透镜L5和红外截止滤光片L6。

所述第一透镜L1是凸向物方的弯月透镜，光焦度为负，采用重冕玻璃，主要用于获取大角度视场入射光线进入光学系统。

所述第二透镜L2是凹凸非球面透镜，光焦度为正，采用光学塑料，主要用于平衡光焦度，矫正系统倍率色差和场曲。

所述第三透镜L3是双凸球面透镜，光焦度为正，采用重镧火石玻璃，着重用于矫正大光圈带来的倍率色差和球差。

所述第四透镜L4是双凹非球面透镜，光焦度为负，采用光学塑料，借助非球面矫正能力，重点用于平衡系统慧差及减少倍率色差。

所述第五透镜L5是双凸非球面透镜，光焦度为正，采用光学塑料。借助非球面矫正能力，重点用于矫正场曲及减少球差。

镜头焦距f、第二透镜L2焦距f2，第四透镜焦距f4，第五透镜焦距f5满足：8<|f2\/f|<15；|f4\/f1|>1.3；1<|f5\/f4|>1.5。通过合理分配光焦度，有效降低系统公差敏感度，实现全视场1080P高清显示；借助非球面温度补偿设计，采用本系统的车载镜头可在-30℃～80℃温度范围内无离焦现象，可获取稳定高品质图像。

镜头系统光阑位于第二透镜L2和第三透镜L3之间。

镜头光学系统总长TOTR满足：4<TOTR\/f<8。

具体地，在本实施例中，本鱼眼镜头光学系统的焦距f为2.98mm，光圈为F1.6，视场角2ω＝156°，光学总长TOTR＝22mm，详细参数如下表：

第二透镜L2、第四透镜L4和第五透镜L5非球面表面满足以下方程：

在公式中，参数R为半径所对应的半径，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；当k系数小于-1时，透镜的面形曲线为双曲线，当k系数等于-1时，透镜的面形曲线为抛物线；当k系数介于-1到0之间时，透镜的面形曲线为椭圆，当k系数等于0时，透镜的面形曲线为圆形，当k系数大于0时，透镜的面形曲线为扁圆形；A_{4<\/sub>至A_{12<\/sub>分别表示各径向坐标所对应的系数。}}

参看图1是本发明光学系统图；

参看图2是本发明场曲和畸变曲线图；

图3是本发明在20℃条件下125线对的离焦曲线图；

图4是本发明在-30℃条件下125线对的离焦曲线图；

图5是本发明在80℃条件下125线对的离焦曲线图；

从图1-5可以看出本光学系统光学性能良好，具备了了大光圈、大视场角、高分辨率及良好的耐高低温等特性，性价比高。

本发明可广泛应用于记录仪\/流媒体后视镜等车载数码产品，但并不只限定于车载领域。本系统光学性能优良，亦可应用于需求大光圈及大视场角等特性的安防监控、运动DV等领域。

如上所述是结合具体内容提供的的优选实施例，并不用限制本发明，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任何修改、等同替换和改进等，都应当视为本发明的保护范围。

设计图

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主设计要求

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设计说明书

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