本發(fā)明涉及一種超廣角8m前視光學(xué)系統(tǒng)及其成像方法。

背景技術(shù)：

1、在自動(dòng)駕駛車輛中，感知系統(tǒng)主要由攝像頭、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)(可選)等傳感器構(gòu)成。?攝像頭作為主要的環(huán)境感知傳感器起著非常重要的作用，可以實(shí)現(xiàn)360°全面視覺感知，彌補(bǔ)雷達(dá)在物體識(shí)別上的缺陷，是最接近人類視覺的傳感器。因此車載攝像頭是自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的關(guān)鍵設(shè)備之一。安裝在前擋風(fēng)玻璃上的前視攝像頭，便是用于實(shí)現(xiàn)行車的視覺感知及識(shí)別功能，根據(jù)功能又可以分為前視主攝像頭、前視窄角攝像頭和前視廣角攝像頭，但三個(gè)攝像頭的采用大大提高了整個(gè)攝像模組的成本，不利于市場(chǎng)的普及。其中前視廣角攝像頭的作用主要是識(shí)別距離較近的物體，主要用于城市道路工況、低速行駛等場(chǎng)景，其視場(chǎng)角在120°~150°，檢測(cè)距離在50m左右。因此若大規(guī)模采用超廣角8mp鏡頭裝車后，可無需該攝像頭，從而減低成本、提高市場(chǎng)普及度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明對(duì)上述問題進(jìn)行了改進(jìn)，即本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種超廣角8m前視光學(xué)系統(tǒng)及其成像方法，在實(shí)現(xiàn)行車的視覺感知及識(shí)別功能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)8mp超廣角成像，以此可頂替前視廣角攝像頭與前視窄角攝像頭，實(shí)現(xiàn)單鏡頭組成前視攝像模組，大大減低成本以提高市場(chǎng)普及度。

2、本發(fā)明是這樣構(gòu)成的，它包括沿光線入射光路自左向右依次設(shè)置的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、光闌、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡和第七透鏡；所述第一透鏡與第二透鏡之間的空氣間隔為1.0~1.5mm；第二透鏡與第三透鏡的空氣間隔為1.5~2.0mm；第三透鏡與光闌的空氣間隔為0.1~0.5mm；光闌與第四透鏡的空氣間隔為0.1~0.5mm；第四透鏡與第五透鏡的空氣間隔為0.1~0.5mm；第五透鏡與第六透鏡為膠合透鏡組，空氣間隔為0mm；第六透鏡與第七透鏡的空氣間隔為0.5~1.0mm。

3、進(jìn)一步的，所述第一透鏡滿足關(guān)系式：1.7≤nd≤2.0，vd≤50.0；第二透鏡滿足關(guān)系式：1.7≤nd≤2.0，vd≤50.0；第三透鏡滿足關(guān)系式：1.5≤nd≤1.8，vd≤50.0；第四透鏡滿足關(guān)系式：1.7≤nd≤2.0，vd≤50.0；第五透鏡滿足關(guān)系式：1.5≤nd≤1.8，vd≥50.0；第六透鏡滿足關(guān)系式：1.7≤nd≤2.0，vd≤50.0；第七透鏡滿足關(guān)系式：1.7≤nd≤2.0，vd≤50.0；其中nd為折射率，vd為阿貝常數(shù)。

4、進(jìn)一步的，第一透鏡為彎月凹負(fù)透鏡，其物側(cè)面為凸面，像側(cè)面為凹面；第二透鏡為彎月凹負(fù)透鏡，其物側(cè)面為凸面，像側(cè)面為凹面；第三透鏡為雙凸正透鏡，其物側(cè)面為凸面，像側(cè)面為凸面；第四透鏡為雙凸正透鏡，其物側(cè)面為凸面，像側(cè)面為凸面；第五透鏡為雙凸正透鏡，其物側(cè)面為凸面，像側(cè)面為凸面；第六透鏡為雙凹負(fù)透鏡，其物側(cè)面為凹面，像側(cè)面為凹面；第七透鏡為雙凸正透鏡，其物側(cè)面為凸面，像側(cè)面為凸面。

5、進(jìn)一步的，光學(xué)系統(tǒng)的焦距為f，第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡和第七透鏡的焦距分別為f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7，其中f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7與f滿足以下比例：-2.0<f1/f<-1.0，4.0<f2/f<5.0，2.0<f3/f<3.0，1.0<f4/f<2.0，1.0<f5/f<2.0，-1.0<f6/f<0.0，1.0<f7/f<2.0。

6、進(jìn)一步的，第一透鏡、第二透鏡、第七透鏡為玻璃非球面透鏡，所述第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡為玻璃球面透鏡，其中第五透鏡、第六透鏡為膠合透鏡組。

7、進(jìn)一步的，第一透鏡、第二透鏡、第七透鏡均為非球面透鏡，非球面曲線方程表達(dá)式為：

8、；

9、其中，z為非球面沿光軸方向在高度為r的位置時(shí)，距非球面頂點(diǎn)的離矢高；c為非球面的近軸曲率；k為圓錐常數(shù)；α1、α2、α3、α4、α5、α6、α7、α8均為高次項(xiàng)系數(shù)。

10、進(jìn)一步的，所述第七透鏡的后側(cè)依次設(shè)置有第一等效玻璃平板、第二等效玻璃平板和成像面。

11、進(jìn)一步的，光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)總長(zhǎng)度ttl與光學(xué)系統(tǒng)的焦距f之間滿足：ttl/f≤5.0。

12、進(jìn)一步的，光學(xué)系統(tǒng)的像高h(yuǎn)與光學(xué)系統(tǒng)的焦距f之間滿足：h/f≤1.0。

13、進(jìn)一步的，光學(xué)系統(tǒng)的f數(shù)≤1.6。

14、進(jìn)一步的，超廣角8m前視光學(xué)系統(tǒng)的成像方法，當(dāng)光線入射時(shí)，光路按順序進(jìn)入第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、光闌、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡和第七透鏡后進(jìn)行成像。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：1、該鏡頭對(duì)物體的成像角度大于170度，同時(shí)具超高的8ｍ成像清晰度、超廣角、大的通光口徑、較低的公差敏感度和較好的高低溫穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)同時(shí)，能夠更加全面地對(duì)車外景象進(jìn)行監(jiān)控；2、通過合理的搭配各光學(xué)透鏡，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊合理，易于裝配，公差敏感度低，更適合大規(guī)模高良率生產(chǎn)；3、采用全玻結(jié)構(gòu)，具有較高的穩(wěn)定性，能適應(yīng)嚴(yán)苛環(huán)境，同時(shí)充分發(fā)揮非球面鏡片校正像差的優(yōu)勢(shì)，滿足高清成像的同時(shí)，具有更小的鏡片外徑和更短的光學(xué)總長(zhǎng)，保證鏡頭的小型化；4、能夠在高溫和低溫時(shí)對(duì)焦面位移做出較好的補(bǔ)償，具備復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)性；5、校正了各軸向色差、垂軸色差以及高階色差，保證成像系統(tǒng)在大角度時(shí)也能具有較高的成像質(zhì)量。

技術(shù)特征：

1.一種超廣角8m前視光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，由沿光線入射光路自左向右依次設(shè)置的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、光闌、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡和第七透鏡組成；所述第一透鏡與第二透鏡之間的空氣間隔為1.0~1.5mm；第二透鏡與第三透鏡的空氣間隔為1.5~2.0mm；第三透鏡與光闌的空氣間隔為0.1~0.5mm；光闌與第四透鏡的空氣間隔為0.1~0.5mm；第四透鏡與第五透鏡的空氣間隔為0.1~0.5mm；第五透鏡與第六透鏡為膠合透鏡組，空氣間隔為0mm；第六透鏡與第七透鏡的空氣間隔為0.5~1.0mm。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超廣角8m前視光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡滿足關(guān)系式：1.7≤nd≤2.0，vd≤50.0；第二透鏡滿足關(guān)系式：1.7≤nd≤2.0，vd≤50.0；第三透鏡滿足關(guān)系式：1.5≤nd≤1.8，vd≤50.0；第四透鏡滿足關(guān)系式：1.7≤nd≤2.0，vd≤50.0；第五透鏡滿足關(guān)系式：1.5≤nd≤1.8，vd≥50.0；第六透鏡滿足關(guān)系式：1.7≤nd≤2.0，vd≤50.0；第七透鏡滿足關(guān)系式：1.7≤nd≤2.0，vd≤50.0；其中nd為折射率，vd為阿貝常數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超廣角8m前視光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，第一透鏡為彎月凹負(fù)透鏡，其物側(cè)面為凸面，像側(cè)面為凹面；第二透鏡為彎月凹負(fù)透鏡，其物側(cè)面為凸面，像側(cè)面為凹面；第三透鏡為雙凸正透鏡，其物側(cè)面為凸面，像側(cè)面為凸面；第四透鏡為雙凸正透鏡，其物側(cè)面為凸面，像側(cè)面為凸面；第五透鏡為雙凸正透鏡，其物側(cè)面為凸面，像側(cè)面為凸面；第六透鏡為雙凹負(fù)透鏡，其物側(cè)面為凹面，像側(cè)面為凹面；第七透鏡為雙凸正透鏡，其物側(cè)面為凸面，像側(cè)面為凸面。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超廣角8m前視光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，光學(xué)系統(tǒng)的焦距為f，第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡和第七透鏡的焦距分別為f1、f2、f3、f4、f5?、f6、f7?，其中f1、f2、f3、f4、f5?、f6、f7?與f滿足以下比例：-2.0<?f1/f?<-1.0，4.0<?f2/f?<5.0，2.0<?f3/f?<3.0，1.0<?f4/f?<2.0，1.0<?f5/f?<2.0，-1.0<?f6/f?<0.0，1.0<?f7/f?<2.0。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超廣角8m前視光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，第一透鏡、第二透鏡、第七透鏡為玻璃非球面透鏡，所述第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡為玻璃球面透鏡，其中第五透鏡、第六透鏡為膠合透鏡組。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超廣角8m前視光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，第一透鏡、第二透鏡、第七透鏡均為非球面透鏡，非球面曲線方程表達(dá)式為：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超廣角8m前視光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第七透鏡的后側(cè)依次設(shè)置有第一等效玻璃平板、第二等效玻璃平板和成像面。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超廣角8m前視光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)總長(zhǎng)度ttl與光學(xué)系統(tǒng)的焦距f之間滿足：ttl/f≤5.0。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超廣角8m前視光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，光學(xué)系統(tǒng)的像高h(yuǎn)與光學(xué)系統(tǒng)的焦距f之間滿足：h/f≤1.0；光學(xué)系統(tǒng)的f數(shù)≤1.6。

10.一種利用如權(quán)利要求1所述的一種超廣角8m前視光學(xué)系統(tǒng)的成像方法，其特征在于，當(dāng)光線入射時(shí)，光路按順序進(jìn)入第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、光闌、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡和第七透鏡后進(jìn)行成像。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種超廣角8M前視光學(xué)系統(tǒng)及其成像方法，包括沿光線入射光路自左向右依次設(shè)置的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、光闌、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡和第七透鏡；第一透鏡為彎月凹負(fù)透鏡，第二透鏡為彎月凹負(fù)透鏡，第三透鏡為雙凸正透鏡，第四透鏡為雙凸正透鏡，第五透鏡為雙凸正透鏡，第六透鏡為雙凹負(fù)透鏡，第七透鏡為雙凸正透鏡。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過合理分配各透鏡的光焦度、面型、各透鏡的中心厚度以及各透鏡之間的軸上距離等，在滿足鏡頭8M超廣角成像性能以頂替前視廣角攝像頭與前視窄角攝像頭要求的同時(shí)，縮小鏡頭的總長(zhǎng)以及各鏡片的徑向尺寸，做到鏡頭組小型化。

技術(shù)研發(fā)人員：羅杰,林清華,鄭新,謝振鋒,薛政云,林文斌,何文波,黃燈輝,江偉,劉官祿
受保護(hù)的技術(shù)使用者：福建福光天瞳光學(xué)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10