一种车载DMS镜头的制作方法

一种车载dms镜头
技术领域
1.本技术涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种车载dms镜头。


背景技术：

2.随着汽车行业的发展，辅助驾驶的工具越来越多，其中，车载镜头的运用已 经成为辅助汽车驾驶中必不可少的工具之一，将车载镜头安装在驾驶室中，在汽 车行驶过程中，通过车载镜头上在相关设备上的成像，可观测出行驶过程的车况， 以便驾驶人做出不同的应对措施。而随着科技的进步，人们对车载镜头的相关参 数也越来越严格，行业里也不断地提升镜头的相关性能，满足人们的使用需求。
3.车载镜头的成本也是当代驾驶人选择车载镜头的考虑因素，小而精的设备在 现代也是人们逐渐追求的需求之一。现有的一些光学镜头，一部分为了追求高清 或者大视场，采用了多片透镜来制作镜头，大部分集中在五片或是六片，更有多 达八片透镜的镜头，这种光学镜头制作成本较高，光学镜头总体体积较大，质量 较重。
4.现有技术中可参考申请号为cn208207330u的中国专利，其包含采用三个镜 片来制作光学镜头的技术方案，然而其采用了多个隔圈，结构较为复杂，且并没 有采用玻璃镜片，镜头的稳定性与镜头的适用温度范围不能保证，且其镜头的成 像品质没有具体体现出来，无法体现镜头的解像力、畸变等性能。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本技术提供了一种车载dms镜头，采用三枚透镜构 成，镜头的结构简单，成本较低，且采用了全玻镜片制成镜头，相较于塑料镜片 制成的镜头而言，全玻镜片使得镜头具有较宽温度使用范围；除此之外，本技术 的车载dms镜头在保证高解像力、高相对照度的同时，也能够实现镜头的小型化 与低畸变的要求。
6.本技术的一种车载dms镜头，所述车载dms镜头包括透镜组，所述透镜组包 括沿着光轴的物方至像方方向的依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜；
7.所述第一透镜为物面侧为凹，像面侧为凸的负光焦度球面玻璃镜片；
8.所述第二透镜为物面侧为平，像面侧为凸的正光焦度玻璃球面镜片；
9.所述第三透镜为物面侧为凸，像面侧为凹的正光焦度玻璃球面镜片；
10.所述的车载dms镜头满足下列关系：0.5≤ttl/d≤3.5；
11.其中，ttl表示第一透镜物面侧顶点到像面距离，d表示成像像面的最大像 面圆直径。
12.进一步的，所述车载dms镜头还包括光阑，所述光阑设于所述第一透镜之前。
13.进一步的，所述第一透镜满足下列关系：2.0≥nd1≥1.8，45≥vd1≥25；
14.其中，nd1为所述第一透镜的光折射率，vd1为所述第一透镜的阿贝常数。
15.进一步的，所述第二透镜满足下列关系：2.0≥nd2≥1.8，45≥vd2≥25；
16.其中，nd2为所述第二透镜的光折射率，vd2为所述第二透镜的阿贝常数。
17.进一步的，所述第三透镜满足下列关系：2.0≥nd3≥1.8，45≥vd3≥25；
18.其中，nd3为所述第三透镜的光折射率，vd3为所述第三透镜的阿贝常数。
19.进一步的，所述第一透镜焦距值满足下列关系：-3≥f1/f≥-8；
20.其中，f1为所述第一透镜的焦距，f为整个镜头的焦距。
21.进一步的，所述第二透镜焦距值满足下列关系：3.5≥f2/f≥1.5；
22.其中，f2为所述第二透镜的焦距，f为整个镜头的焦距。
23.进一步的，所述第三透镜焦距值满足下列关系：3≥f3/f≥1；
24.其中，f3为所述第三透镜的焦距，f为整个镜头的焦距。
25.进一步的，所述的车载dms镜头满足下列关系：h/d/fov≤0.012；
26.其中，h表示第一透镜物面侧凹面的最大通光口径，d表示成像像面的最大 像面圆直径，fov表示成像像面的最大像面圆直径所对应的视场角大小。
27.进一步的，所述车载dms镜头还包括滤光片，所述滤光片设于所述第三透镜 后面。
28.与现有技术相比，本技术的一种车载dms镜头，其透镜组采用了三枚透镜， 且三枚透镜均采用玻璃球面透镜，从结构上来说，三枚透镜使得车载dms镜头的 结构简单，成本上来说，且只需要三枚玻璃球面透镜，车载dms镜头的制作成本 减少了，且玻璃球面本身的制作成本和难度都是较低的，所以进一步减少了车载 dms镜头的成本；而玻璃球面透镜本身的具有良好的透光性、高温度敏感特性和 良好的光学特性，其适用的温度范围较广，光学成像效果也较好，而且玻璃透镜 较为耐用和牢固，增加了镜头的使用寿命，也保证了镜头成像的稳定性。
29.第一透镜为物面侧为凹，像面侧为凸的负光焦度球面玻璃镜片，第一透镜具 有负光焦度，其具有对光线的发散作用，能够以最大程度地接收光线；第二透镜 为正光焦度玻璃球面镜片，第二透镜能够快速收集从第一透镜射出的光线，将光 线整合后射出；第三透镜为物面侧为凸像面侧为凹的正光焦度玻璃球面镜片，第 三透镜再次整合从第二透镜射出的光线，并进行适当压缩，整合后将更多的光束 有效地传递至成像面，以提高镜头的成像质量，且镜头满足0.5≤ttl/d≤3.5，说 明镜头的小型化得到体现。
30.且本技术的车载dms镜头，车载dms镜头包括光阑，光阑设于第一透镜之前， 光阑具有限制光束的作用，光阑在本技术中，限制了进入第一透镜的光束，使得 镜头的结构较为紧凑，从而降低了镜头的整体的镜头长度和体积，实现镜头的小 型化。综上，在保证镜头具备高解像力、高相对照度的同时，也能够实现镜头的 小型化与低畸变的要求。
附图说明
31.以下将结合附图和优选实施例来对本技术进行进一步详细描述，但是本领域 技术人员将领会的是，这些附图仅是出于解释优选实施例的目的而绘制的，并且 因此不应当作为对本技术范围的限制。此外，除非特别指出，附图仅示意在概念 性地表示所描述对象的组成或构造并可能包含夸张性显示，并且附图也并非一定 按比例绘制。
32.图1是本技术的一种车载dms镜头的光学结构示意图；
33.图2是本技术的一种车载dms镜头的场曲和畸变曲线示意图；
34.图3是本技术的一种车载dms镜头的相对照度曲线示意图；
35.图4是本技术的一种车载dms镜头的mtf解像曲线图。
36.附图标记：1、光阑；2、第一透镜；3、第二透镜；4、第三透镜；5、滤光 片；6、光轴；7、像面。
具体实施方式
37.为了使本领域的技术人员更好地理解本公开的技术方案，以下结合附图及实 施例，对本公开进行详细、清楚、完整的说明。应当理解，此处所描述的具体实 施例仅用以解释本公开，并不用于限定本公开。
38.在本技术的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区别技术特征为目的， 而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或 者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
39.本领域技术人员应理解的是，在本技术的公开中，术语“纵向”、“横向”、
ꢀ“
上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、
ꢀ“
外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了 便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定 的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本技术的限制。
40.以下结合附图对本发明作进一步详细说明，参见如图1至图4所示。
41.如图1所示，本技术的一种车载dms镜头，车载dms镜头包括透镜组，透镜 组包括沿着光轴6的物方至像方方向的依次设置的第一透镜2、第二透镜3和第 三透镜4；
42.其中，第一透镜2为物面侧为凹，像面侧为凸的负光焦度球面玻璃镜片，第 一透镜2具有负光焦度，有利于减小入射光线的倾角，可以以最大视场角接收外 界光线，并其对部分像差进行修正，且将降低了镜头的色差矫正的难度；第一透 镜2采用球面玻璃制成，球面玻璃透镜价格较为便宜，结构简单，加工方便，采 用球面玻璃制成的透镜有利于减少镜头整体的重量，能够实现镜头的小型化；玻 璃的高温度敏感特性较好，使得镜头适应较高的温度范围，保证镜头较好的成像 效果，且有利于实现较高的相对照度；
43.第二透镜3为物面侧为平，像面侧为凸的正光焦度玻璃球面镜片，第一透镜 2具有正光焦度，可以汇集从第一透镜2射出的光线，然后降低光线偏折角度， 让光线走势平稳过渡，且对光线进行畸变矫正；
44.第三透镜4为物面侧为凸，像面侧为凹的正光焦度玻璃球面镜片，第三透镜 4具有正光焦度，其物面侧为凸，可以最大程度地接收从第二透镜3射出的光线， 并将光线汇集起来并进行适当地压缩，使得光线走势平缓过渡，且对汇集的光线 进行畸变矫正，使得镜头具有更高的解像力；而第三透镜4的像面侧为凹的玻璃 镜片，使得镜头具有更高的解像力和更小的光学畸变；
45.由于第二透镜3与第三透镜4之间正、正搭配，能够保障镜片在实现高相对 照度的同时具有更好的解像力。且第二透镜3与第三透镜4均为球面玻璃镜片制 成，其因材质的优点，使得镜头的整体重量减轻，且具备较广的温度适应范围， 成像的质量稳定；
46.车载dms镜头满足下列关系：0.5≤ttl/d≤3.5；其中，ttl表示第一透镜2 物面侧顶点到像面7距离，d表示成像像面的最大像面圆直径。该关系足以说明， 本技术的一种车载dms镜头的整体体积小型化设计得以体现。
47.优选的，车载dms镜头还包括光阑1，光阑1设于第一透镜2之前，光阑1 具有限制光
束的作用，光阑1在本技术中，限制了进入第一透镜2的光束，使得 镜头的前端口径减小；且将光阑1设置在第一透镜2之前，使得后面的透镜之间 的结构较为紧凑，从而降低了镜头的整体长度和体积，实现镜头的小型化。
48.优选的，第一透镜2焦距值满足下列关系：-3≥f1/f≥-8；
49.第二透镜3焦距值满足下列关系：3.5≥f2/f≥1.5；
50.第三透镜4焦距值满足下列关系：3≥f3/f≥1；
51.其中，f1为第一透镜2的焦距，f2为第二透镜3的焦距，f3为第三透镜4 的焦距，f为整个镜头的焦距。
52.优选的，第一透镜2满足下列关系：2.0≥nd1≥1.8，45≥vd1≥25；其中， nd1为第一透镜2的光折射率，vd1为第一透镜2的阿贝常数。第一透镜2具有 高折射低色散的效果，其能够有效地导入大视角的光线，减小第一透镜2的口径， 在保证镜头小型化的同时改善镜头的色差，最大程度得减少紫边显现；且因其折 射较高，第一透镜2的镜片厚度较低，可减少第一透镜2的重量，从而使得镜头 整体的质量减轻。
53.优选的，第二透镜3满足下列关系：2.0≥nd2≥1.8，45≥vd2≥25；其中， nd2为第二透镜3的光折射率，vd2为第二透镜3的阿贝常数。第二透镜3具有 高折射、低色散的效果，其能够有效地导入大视角的光线，在保证镜头小型化的 同时改善镜头的色差，最大程度得减少紫边显现；且因其折射较高，第二透镜3 的镜片厚度较低，可减少第二透镜3的重量，从而使得镜头整体的质量减轻。
54.优选的，第三透镜4满足下列关系：2.0≥nd3≥1.8，45≥vd3≥25；其中， nd3为第三透镜4的光折射率，vd3为第三透镜4的阿贝常数。第三透镜4具有 高折射、低色散的效果，其能够有效地导入大视角的光线，在保证镜头小型化的 同时改善镜头的色差，最大程度得减少紫边显现；且因其折射较高，第三透镜4 的镜片厚度较低，可减少第三透镜4的重量，从而使得镜头整体的质量减轻。
55.优选的，车载dms镜头满足下列关系：h/d/fov≤0.012；其中，h表示第一 透镜2物面侧凹面的最大通光口径，d表示成像像面的最大像面圆直径，fov表 示成像像面的最大像面圆直径所对应的视场角大小，由此关系可以看出本技术的 车载dms镜头小型化的体现。
56.该车载dms镜头满足的关系式可参见的具体的实施例可实现的具体涉及参 数为：
57.项目eflhdfovttl参数4.5mm2.3mm5mm62
°
12mm
58.由上表可知，本技术取值在上述光学规格范围内的透镜结构，可以实现本申 请的光学性能。由该具实施例中的数值可以得知，该镜头具有较小的前端口径， ttl为12mm足以说明本技术通过较为合理的结构设计，使得本技术的镜头具有 较小的镜头长度。
59.优选的，车载dms镜头还包括滤光片5，滤光片5设于第三透镜4后面，滤 光片5具有对不同波长的光线进行过滤的作用，其可抑制非工作波段的光透过， 有效地减少了光学系统中的色差和杂光，从而使得光学成像的效果显著提高。
60.如图2可知，左边的图为场曲曲线图，右边的图为畸变曲线图，从图中额曲 线可以看出，本技术的一种车载dms镜头具有较小的光学畸变的场曲特性，则表 示镜头具有较小的畸变失真特性；如图4所示，该车载dms镜头具有高解像力； 如图3所示，该车载dms镜头的相对照度高，曲线平滑，具备成像画面亮度高的 特性，且成像画面内照度较为均匀，在最大
视场情况下，镜头的相对照度值大于 90％；图2、图3与图4体现了本技术的一种车载dms镜头具有较好的成像光学 性能。
61.综上，本技术的一种车载dms镜头，结构较为简单，仅仅采用三枚球面玻璃 透镜，适用温度范围广，成像质量稳定，耐磨耐用，具有较高额使用寿命和稳定 性。其在保证高解像力和高相对照度的同时，具有更小的前端口径、更小的镜头 长度和较小的光学畸变。
62.在实际使用过程中，光线通过光阑1的收束后进入第一透镜2，第一透镜2 为负光焦度，其以最大视场角接收光线，并修正部分像差，降低了镜头色差矫正 的难度，然后从第一透镜2的像面侧射出去；第二透镜3为正光焦度，第二透镜 3物面侧将第一透镜2像面侧射出的光线汇集，并将光线汇集后适当压缩、畸变 矫正，使光线走势平稳过渡；第三透镜4为正光焦度，其将第二透镜3物面侧射 出的光线进行汇集、畸变矫正，然后整合后从第三透镜4的物面侧射出；光线射 出后穿过滤光片5时，滤光片5对光线进行滤波处理，抑制非工作波段的光透过， 有效地减少了光学系统中的色差和杂光；最后，光线在镜头的成像面成像。需要 说明的是，光线完成成像后，会透过镜头在相关的设备上形成影像，从而对驾驶 员的行为检测，预警可能会出现的安全隐患，从而辅助驾驶员汽车行驶。
63.需要说明的是，光学规格超出上述说明范围的，存在本技术的光学性能无法 实现的问题。在上述说明中，为方便描述，存在将车载dms镜头简述为镜头，正 光焦度简述为正光焦，负光焦度简述为负光焦的情况，其简述词汇与未简述的词 汇所表示的意思是一样的，因此上述术语不能理解为对本技术的限制。
64.以上对本技术进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实 施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术及核心思想。应 当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下， 还可以对本技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本技术权利要求的 保护范围内。