百万像素大孔径车载前视镜头.pdf

一种百万像素大孔径车载前视镜头，包括从物方开始依次设有：具有负的光焦度的前透镜群组、光阑和具有正的光焦度的后透镜群组。所述的前透镜群组由一个具有负光焦度的第一透镜和一个具有正光焦度的第二透镜组成；所述的后透镜群组由三个具有正光焦度的第三、第五、第六透镜和一个具有负光焦度的第四透镜组成。使用本发明，可实现大的相对孔径、高的成像清晰度和较小的镜片外径，有利于控制整个光学系统的总长，有效校正光学系统的各种像差，达到百万像素以上的高清晰度要求，特别适用于兼顾日夜或照明条件较差的监控和车载相机系统。

1、  一种百万像素大孔径车载前视镜头，从物方开始依次设有前透镜群组、光阑和后透镜群组，其特征在于：
所述的前透镜群组具有负的光焦度，后透镜群组具有正的光焦度；
所述的具有负的光焦度的前透镜群组其第一透镜为双凹的具有负光焦度的镜片，第二透镜为双凸的具有正光焦度的镜片；
所述的具有正的光焦度的后透镜群组由四个透镜单元组成，其中第三透镜和第六透镜为双凸的具有正光焦度的镜片，第四透镜为双凹的具有负光焦度的镜片，第五透镜为具有正光焦度的凹面朝向物方的正弯月镜片。

2、  如权利要求1所述的百万像素大孔径车载前视镜头，其特征在于所述的前透镜群组满足下面的条件公式：
-5≥F_前/F≥-78
其中F_前表示前透镜群组的组合焦距值，F表示所述镜头的光学系统的整组焦距值。

3、  如权利要求1所述的百万像素大孔径车载前视镜头，其特征在于所述的后透镜群组满足下面的条件公式：

3.  0≥F_后/F≥1.0
其中F_后表示后透镜群组的组合焦距值，F表示所述镜头的光学系统的整组焦距值。

4、  如权利要求1所述的百万像素大孔径车载前视镜头，其特征在于所述的第一透镜元件满足下面的条件公式：
Nd≤1.65，Vd≥55
其中Nd表示第一透镜元件材料的d光折射率，Vd表示第一透镜元件材料的d光阿贝常数。

5、  如权利要求1所述的百万像素大孔径车载前视镜头，其特征在于所述的第一透镜元件满足下面的条件公式：
-0.9≥F₁/F≥-3.6
其中F1表示第一透镜单元的焦距值，F表示所述镜头的光学系统的整组焦距值。

6、  如权利要求1所述的百万像素大孔径车载前视镜头，其特征在于所述的光学镜头光圈数要满足下述公式：FNO≤1.8。

7、  如权利要求1所述的百万像素大孔径车载前视镜头，其特征在于所述的光学镜头的光学长度满足下述条件：

5.  0≥TTL/F≥2.5
其中，TTL表示所述的光学镜头的第一透镜物方侧最外点至成像焦平面的距离，F表示所述镜头的光学系统的整组焦距值。

8、  如权利要求1所述的百万像素大孔径车载前视镜头，其特征在于所述的光学镜头总视场角要满足下述公式：80°≥2ω≥40°。

9、  如权利要求1～8任一项所述的百万像素大孔径车载前视镜头，其特征在于所述的第一～第六透镜全部采用玻璃材料，且第二～第六透镜的材料为高折射的玻璃材料。

百万像素大孔径车载前视镜头
技术领域
本发明涉及一种车载前视镜头系统，尤其适合于兼顾日夜或照明条件较差的监控和车载相机系统的百万像素大孔径车载前视镜头。
背景技术
目前汽车工业已经由被动安全(如安全气囊)逐渐向主动安全发展，车载前视镜头由于安装和应用的特殊要求，要求镜头的前端口径不能大于后端(指靠近像方位置)，要求镜头的通光能力强，能适应外界变化复杂的环境亮度条件，要求镜头有较高的清晰度，能够有效识别马路轨迹线和路边的标识信息，以满足主动安全功能的特殊要求，因此，开发一种适配具有主动安全功能的车载前视或侧视相机的一种高性能光学镜头是当务之急。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述的技术不足而提供一种大孔径、高解像、结构尺寸符合要求的高性能的车载前视镜头，以达到镜头通光能力强、能适应外界变化复杂的环境亮度条件，有效识别马路轨迹线和路边的标识信息。
本发明的技术问题通过下述技术方案解决：
一种百万像素大孔径车载前视镜头，从物方开始依次设有前透镜群组、光阑和后透镜群组，其特征在于：
所述的前透镜群组具有负的光焦度，后透镜群组具有正的光焦度；
所述的具有负的光焦度的前透镜群组其第一透镜为双凹的具有负光焦度的镜片，第二透镜为双凸的具有正光焦度的镜片；
所述的具有正的光焦度的后透镜群组由四个透镜单元组成，其中第三透镜和第六透镜为双凸的具有正光焦度的镜片，第四透镜为双凹的具有负光焦度的镜片，第五透镜为具有正光焦度的凹面朝向物方的正弯月镜片。
所述的前透镜群组满足下面的条件公式：
-5≥F_前/F≥-78
其中F_前表示前透镜群组的组合焦距值，F表示所述镜头的光学系统的整组焦距值。
所述的后透镜群组满足下面的条件公式：
3.0≥F_后/F≥1.0
其中F_后表示后透镜群组的组合焦距值，F表示所述镜头的光学系统的整组焦距值。
所述的第一透镜元件满足下面的条件公式：
Nd≤1.65，Vd≥55
其中Nd表示第一透镜元件材料的d光折射率，Vd表示第一透镜元件材料的d光阿贝常数。
所述的第一透镜元件满足下面的条件公式：
-0.9≥F₁/F≥-3.6
其中F1表示第一透镜单元的焦距值，F表示所述镜头的光学系统的整组焦距值。
所述的光学镜头光圈数要满足下述公式：FNO≤1.8。
所述的光学镜头的光学长度满足下述条件：
5.0≥TTL/F≥2.5
其中，TTL表示所述的光学镜头的第一透镜物方侧最外点至成像焦平面的距离，F表示所述镜头的光学系统的整组焦距值。
所述的光学镜头总视场角要满足下述公式：80°≥2ω≥40°。
所述的第一～第六透镜全部采用玻璃材料，且第二～第六透镜的材料为高折射的玻璃材料。
与现有技术相比，本发明透镜配置可实现大相对孔径、高成像清晰度和较小的镜片外径，在材料选用上全部采用玻璃材料，除第一透镜外，其余五个透镜使用的高折射的玻璃材料，这样有利于控制整个光学系统的总长TTL，有效校正光学系统的各种像差，达到百万像素以上的高清晰度要求，特别适用于要求兼顾日夜或照明条件较差的监控和车载相机系统。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。(物方处于最左侧位置、像方处于最右侧位置)
图2为本发明的色差曲线图。
图3为本发明的像散曲线图
图4为本发明的畸变曲线图。
图5为本发明的MTF曲线图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的实施例再进行详细描述。
百万像素大孔径车载前视镜头，如图1所示，该光学镜头从物方开始依次设有前透镜群组、光阑r5、后透镜群组、滤色片GF、成像面IMA。
所述的前透镜群组具有负的光焦度，由具有负光焦度的双凹镜片的第一透镜L1和具有正光焦度的双凸镜片的第二镜片L2组成。
所述的后透镜群组具有正的光焦度，由四个透镜单元组成，光焦度排列顺序为正、负、正、正，即第三镜片L3和第六透镜L6为双凸的具有正光焦度的镜片；第四镜片L4为具有负光焦度的双凹镜片，第五镜片L5为具有正光焦度凹面朝向物方的正弯月镜片。
此外，所述的前、后透镜群组满足条件公式-5≥F_前/F≥-78，3.0≥F_后/F≥1.0。这样合理控制前、后透镜群组的光焦度分配比例，一方面有利于控制前透镜组的入射光线高度，以符合镜头的前端口径不能大于后端的要求；另一方面可减小经过后透镜群组的主光线出射角度，以提高光学系统的相对亮度。
第一透镜元件的材料满足条件公式Nd≤1.65，Vd≥55，较低的折射率可以避免由物方过来的光线经过双凹透镜后光线发散过大，较小材料色散性能能有效减少三原色R、G、B的光线分离，即产生色差。
第一透镜元件的焦距满足条件公式-0.9≥F₁/F≥-3.6，使第一透镜的外径尺寸和像差分配取得一个较好的平衡。
镜头的光阑位于所述的前透镜群组和后透镜群组之间，因前透镜群组只有2个镜片组成，而后透镜群组有4个镜片组成，这样使得整个系统的光阑位置比较靠近物方端，一方面能有效控制前透镜群组的外径大小；另一方面能减少系统的FNO值(即提高相对孔径)，以达到FNO≤1.8的大孔径要求。
所述镜头的六个透镜全部采用玻璃材料，且除第一透镜的材料外，其余五个透镜皆使用的高折射的玻璃材料，这样有利于控制整个光学系统的总长TTL，同时，能有效校正光学系统的各种像差，以达到百万像素以上的高清晰度要求。
图2至图5为相应于实施案例的光学性能曲线图，其中图2为色差曲线图(也可叫球差曲线图)，由常用的F、d、C三色光的波长来表示，单位为mm。图3为像散曲线图，由常用的F、d、C三色光的波长来表示，单位为mm。图4为畸变曲线图，表示不同视场角情况下的畸变大小值，单位为％。图5为MTF曲线图，代表了一个光学系统的综合解像水平。
在本实施案例中，该光学镜头的整体焦距值为F，光圈值为FNO，视场角为2ω＝60°，镜头总长TTL＝18.7mm，并由物方侧开始，将各个镜面依次编号，第一镜片L1的镜面为r1、r2，第二镜片L2的镜面为r3、r4，光阑面为r5，第三镜片L3的镜面为r6、r7，第四镜片L4的镜面为r8、r9，第五镜片L5的镜面为r10、r11，第六镜片L6的镜面为r12、r13，滤色片GF的镜面为r14、r15。
F＝4.45mm，FNO＝1.5，2ω＝60°，TTL＝18.7mm
本实施例的光学参数如表1：
表1