一种光学镜头的制作方法

1.本实用新型实施例涉及汽车驾驶技术领域，尤其涉及一种光学镜头。


背景技术：

2.随着科技的进步，汽车行业有了较大的改革，高级驾驶员辅助系统和自动驾驶系统步入人们视线。先进的汽车技术尝试教会汽车自主观察、思考和学习，而镜头就是这些技术观察的“眼睛”，跟随汽车技术一起进步的还有车载镜头。
3.目前，市场上对车载镜头主流要求已变为大光圈、小型化、低成本等，然而现有技术中的车载镜头无法兼具上述优点，无法满足汽车行业逐渐增高的要求。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种光学镜头，以在实现良好像质的同时，实现大光圈、小型化、低成本的特点，同时满足高低温下的使用要求。
5.本实用新型实施例提供了一种光学镜头，包括沿光轴从物方到像方依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜；
6.所述第一透镜的光焦度为φ1，所述第二透镜的光焦度为φ2，所述第三透镜的光焦度为φ3，所述第四透镜的光焦度为φ4，所述第五透镜的光焦度为φ5，所述光学镜头的光焦度为φ，其中：
[0007]-1.2＜φ1/φ＜-0.3；
[0008]
0＜φ2/φ＜0.8；
[0009]
1.0＜φ3/φ＜1.8；
[0010]-2.0＜φ4/φ＜-1.2；
[0011]
0.4＜φ5/φ＜1.5。
[0012]
可选地，所述第一透镜具有负光焦度，所述第二透镜具有正光焦度，所述第三透镜具有正光焦度，所述第四透镜具有负光焦度，所述第五透镜具有正光焦度。
[0013]
可选地，所述第一透镜为玻璃透镜，所述第二透镜为塑胶透镜，所述第三透镜为玻璃透镜，所述第四透镜为塑胶透镜，所述第五透镜为塑胶透镜。
[0014]
可选地，所述第一透镜为球面透镜，所述第二透镜为非球面透镜，所述第三透镜为球面透镜，所述第四透镜为非球面透镜，所述第五透镜为非球面透镜。
[0015]
可选地，所述第一透镜物侧面为凹面或凸面。
[0016]
可选地，还包括光阑，所述光阑位于所述第一透镜和所述第二透镜之间的光路中。
[0017]
可选地，所述第一透镜的物侧面的光轴中心至像面的距离为ttl，所述第五透镜的像侧面的光轴中心至像面的距离为bfl，其中：0.2＜bfl/ttl＜0.5。
[0018]
本实施例的技术方案，通过沿光轴从物方到像方依次排列设置第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜，并且设置各透镜与整个光学镜头满足一定的光焦度比例范围，能够实现各透镜之间的光焦度配合，实现良好的成像质量。本实用新型实施例通过
合理设计各透镜及透镜组之间的光焦度搭配，在实现良好成像质量的同时，还使得光学镜头具有大光圈、小型化、低成本的特点，同时满足-40℃～95℃温度下的使用要求。
附图说明
[0019]
图1是本实用新型实施例提供的一种光学镜头的结构示意图；
[0020]
图2是图1所示光学镜头的场曲图；
[0021]
图3是图1所示光学镜头的畸变图；
[0022]
图4是本实用新型实施例提供的另一种光学镜头的结构示意图；
[0023]
图5是图4所示光学镜头的场曲图；
[0024]
图6是图4所示光学镜头的畸变图；
[0025]
图7是本实用新型实施例提供的又一种光学镜头的结构示意图；
[0026]
图8是图7所示光学镜头的场曲图；
[0027]
图9是图7所示光学镜头的畸变图。
具体实施方式
[0028]
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
[0029]
在本实用新型实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。需要注意的是，本实用新型实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本实用新型实施例的限定。此外在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件被形成在另一个元件“上”或“下”时，其不仅能够直接形成在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接形成在另一元件“上”或者“下”。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0030]
图1是本实用新型实施例提供的一种光学镜头的结构示意图，参考图1，该光学镜头包括沿光轴从物方到像方依次排列的第一透镜11、第二透镜12、第三透镜13、第四透镜14和第五透镜15；
[0031]
第一透镜的光焦度为φ1，第二透镜的光焦度为φ2，第三透镜的光焦度为φ3，第四透镜的光焦度为φ4，第五透镜的光焦度为φ5，光学镜头的光焦度为φ，其中：
[0032]-1.2＜φ1/φ＜-0.3；
[0033]
0＜φ2/φ＜0.8；
[0034]
1.0＜φ3/φ＜1.8；
[0035]-2.0＜φ4/φ＜-1.2；
[0036]
0.4＜φ5/φ＜1.5。
[0037]
可以理解，透镜的光焦度等于像方光束汇聚度与物方光束汇聚度之差，表征光学系统偏折光线的能力。光焦度的绝对值越大，对光线的弯折能力越强，光焦度的绝对值越小，对光线的弯折能力越弱。光焦度为正数时，光线的屈折是汇聚性的；光焦度为负数时，光
线的屈折是发散性的。光焦度可以适用于表征一个透镜的某一个折射面(即透镜的一个表面)，可以适用于表征某一个透镜，也可以适用于表征多个透镜共同形成的系统(即透镜组)。在本实施例中，可以将各透镜设置于一个镜筒(图1中未示出)内，通过合理设置各透镜的光焦度与整个镜头光焦度满足-1.2＜φ1/φ＜-0.3，0＜φ2/φ＜0.8，1.0＜φ3/φ＜1.8，-2.0＜φ4/φ＜-1.2，0.4＜φ5/φ＜1.5，实质是对各透镜在整个镜头的光学系统中具体作用的限定。以第一透镜为例，本实施例中限定其光焦度与整个镜头光焦度的比值在-1.2～-0.3之间，实质是在限定第一透镜收集光线的能力，也即限定其在整个镜头中扩大入射视角的能力，由此可使第一透镜同时兼顾增大视角范围和最终成像，保证较大视角范围的同时，避免视角过大引入过多像差而影响成像质量。再以第三透镜为例，本实施例中限定其光焦度与整个镜头光焦度比值在1.0～1.8的范围内，则是对第三透镜作为整个光学系统的腰部透镜，限定其汇聚光束的能力在合适的范围内，以此避免透镜在汇聚光束的同时引入过多像差。
[0038]
综上，本实施例中设置各透镜与整个光学镜头的光焦度满足上述一定的比例关系，一方面用于限定各透镜在整个镜头中的作用，保证各透镜的相互配合，实现清晰成像；另一方面，还用于在确保部分透镜在该限定的光焦度的同时，为采用塑料材质进行制备，配合非球面或球面的表面形状来调节成像提供基础，从而有助于实现光学镜头中透镜的轻量化，降低成本。
[0039]
本实施例的技术方案，通过沿光轴从物方到像方依次排列设置第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜，并且设置各透镜与整个光学镜头满足一定的光焦度比例范围，能够实现各透镜之间的光焦度配合，实现良好的成像质量。本实用新型实施例通过合理设计各透镜及透镜组之间的光焦度搭配，在实现良好成像质量的同时，还使得光学镜头具有大光圈、小型化、低成本的特点，同时满足-40℃～95℃温度下的使用要求。
[0040]
进一步地，本实施例中的光学镜头还包括光阑20，光阑20位于第一透镜11和第二透镜12之间的光路中。
[0041]
光阑20在光学系统中用于限制光束尺寸，决定着通过镜头进入感光元件的光线的多少，即用于控制镜头的通光量，也即光阑直接决定了该光学镜头的光圈的大小。本实用新型实施例提供的光学镜头中，光阑设置第一透镜和第二透镜之间，利用整个光学系统前腰位置进行通光量的控制，可以在有效限制光学系统光圈大小的基础上，保证透过该光阑的光线量，确保成像亮度；此外，光阑可以阻挡远轴的光线，有效减少轴外像差，保证成像的清晰度。
[0042]
在一具体实施例中，可选第一透镜11具有负光焦度，第二透镜12具有正光焦度，第三透镜13具有正光焦度，第四透镜14具有负光焦度，第五透镜15具有正光焦度。
[0043]
在一具体实施例中，可选第一透镜11为玻璃透镜，第二透镜12为塑胶透镜，第三透镜13为玻璃透镜，第四透镜14为塑胶透镜，第五透镜15为塑胶透镜。
[0044]
同时，可选第一透镜11为球面透镜，第二透镜12为非球面透镜，第三透镜13为球面透镜，第四透镜14为非球面透镜，第五透镜15为非球面透镜。
[0045]
其中，第一透镜11和第三透镜13作为整个光学系统中较为重要的前端镜片和中间汇聚镜片，其收集光线和汇聚光线的同时，会对温度的敏感性要求较高，即需要避免温度变化影响透镜发生形变，防止由此引起光线折射能力的变化从而引起色差等像差。此处设置
第一透镜11和第三透镜13为玻璃透镜，其主要目的是利用玻璃材质减少镜片对温度的敏感性，保证不同温度下镜片成像质量，满足-40℃～95℃温度条件下的使用要求。同时，设置第二透镜12、第四透镜14和第五透镜15为塑胶透镜，且均为非球面透镜，一方面是利用非球面透镜对第一透镜11和第三透镜13产生的像差进行校正，另一方面塑胶的非球面透镜相较而言制备难度较低，能够节省制造成本。
[0046]
在一具体实施例中，可选第一透镜11物侧面为凹面或凸面。
[0047]
其中，第一透镜11作为整个光学镜头的前端透镜，在保证负光焦度以及相应的比例关系的同时，将其前端面设置为凹面或凸面，可以适应不同的装配条件进行选择，满足不同场景下的应用需求。
[0048]
在一具体实施例中，可选第一透镜11的物侧面的光轴中心至像面的距离为ttl，第五透镜15的像侧面的光轴中心至像面的距离为bfl，其中：0.2＜bfl/ttl＜0.5。
[0049]
其中针对整个镜头的光学总长ttl和后焦面bfl，设置其比例范围在0.2～0.5范围内，可使其具有系统长度短、有效像面大的特点，适用于车载形式光学镜头的小型化及大像面要求。
[0050]
基于以上相同的发明构思，本发明提供了三种不同的具体实施例，其中图1所示的光学镜头的一种焦距关系及折射率设计值见表1所示：
[0051]
表1本发明实施例提供的三种实施例中光学镜头各焦距关系、bfl/ttl设计值及设计范围
[0052][0053]
该光学镜头中各透镜的一种参数设计值如表2所示：
[0054]
表2光学镜头各透镜的一种设计值
[0055]
面序号面型曲率半径(mm)厚度(mm)折射率阿贝数k值s1球面-29.540.71.4494.6 s2球面2.980.8
ꢀꢀꢀ
光阑球面pl0.33
ꢀꢀꢀ
s3非球面-14.471.011.5455.7-24.75s4非球面-6.270.1
ꢀꢀ
1.95
s5球面6.012.251.846.6 s6球面-7.420.64
ꢀꢀꢀ
s7非球面-2.530.81.6423.5-4.44s8非球面-63.650.24
ꢀꢀ
25s9非球面6.022.061.5455.7-25s10非球面-5.030.9
ꢀꢀ‑
0.32s11球面pl0.71.5264.2 s12球面pl4.96
ꢀꢀꢀ
[0056]
表2中的面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，其中“s1”代表第一透镜的前表面，“s2”代表第一透镜的后表面，依次类推；曲率半径代表镜片表面的弯曲程度，正值代表该表面弯向像面一侧，负值代表该表面弯向物面一侧，其中“pl”代表该表面为平面，曲率半径为无穷大；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离，折射率代表当前表面到下一表面之间的材料对光线的偏折能力，空格代表当前位置为空气，折射率为1；阿贝数代表当前表面到下一表面之间的材料对光线的色散特性，空格代表当前位置为空气；k值代表该非球面的最佳拟合圆锥系数的数值大小。
[0057]
非球面圆锥系数可用以下非球面公式进行限定，但不仅限于以下表示方法：
[0058][0059]
其中，z为非球面z向的轴向矢高；r为非球面的高度；c为拟合球面的曲率，数值上为曲率半径的倒数；k为拟合圆锥系数；a-f为非球面多项式的4阶、6阶、8阶、10阶、12阶、14阶项系数。
[0060]
上述实施例中各非球面的偶次项系数如表3所示：
[0061]
表3各非球面参数
[0062]
面序号abcdefs3-5.55714e-03-7.67288e-042.16264e-051.21389e-054.17116e-07-3.33658e-07s4-3.22449e-03-9.10858e-05-7.52218e-052.11981e-05-7.22826e-07-1.37768e-07s75.01912e-03-7.12856e-054.79365e-059.68982e-06-6.92006e-066.21306e-07s89.96443e-033.64383e-052.14203e-043.73346e-051.01497e-06-1.77490e-06s9-5.54643e-031.01657e-031.42260e-041.66226e-052.96196e-06-1.04152e-06s101.77835e-03-5.71587e-041.51091e-042.36174e-06-4.87918e-067.34325e-07
[0063]
图2是图1所示光学镜头的场曲图，图3是图1所示光学镜头的畸变图，由图2和图3所示场曲和畸变可知，该镜头对不同波长的光线(0.435μm、0.486μm、0.546μm、0.587μm和0.656μm)所产生的子午方向与弧矢方向场曲介于
±
0.15mm之间，同时最大畸变在7％以内，也即说明了该光学镜头较好地校正了光学系统的像差，成像质量较优。
[0064]
图4是本实用新型实施例提供的另一种光学镜头的结构示意图，图4所示光学镜头的一种焦距关系及折射率设计值如表1所示。
[0065]
该光学镜头中各透镜的一种参数设计值如表4所示：
[0066]
表4光学镜头各透镜的一种设计值
[0067][0068][0069]
表4中的面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，其中“s1”代表第一透镜的前表面，“s2”代表第一透镜的后表面，依次类推；曲率半径代表镜片表面的弯曲程度，正值代表该表面弯向像面一侧，负值代表该表面弯向物面一侧，其中“pl”代表该表面为平面，曲率半径为无穷大；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离，折射率代表当前表面到下一表面之间的材料对光线的偏折能力，空格代表当前位置为空气，折射率为1；阿贝数代表当前表面到下一表面之间的材料对光线的色散特性，空格代表当前位置为空气；k值代表该非球面的最佳拟合圆锥系数的数值大小。
[0070]
非球面圆锥系数可用以下非球面公式进行限定，但不仅限于以下表示方法：
[0071][0072]
其中，z为非球面z向的轴向矢高；r为非球面的高度；c为拟合球面的曲率，数值上为曲率半径的倒数；k为拟合圆锥系数；a-f为非球面多项式的4阶、6阶、8阶、10阶、12阶、14阶项系数。
[0073]
上述实施例中各非球面的偶次项系数如表5所示：
[0074]
表5各非球面参数
[0075]
面序号abcdefs3-6.82551e-03-9.81315e-042.40175e-043.01769e-05-5.13239e-06-2.47171e-07s4-2.28863e-03-2.55761e-04-1.41741e-053.00625e-05-2.85897e-064.71382e-08s76.95259e-03-5.87027e-04-5.69587e-051.97511e-05-1.51182e-06-2.63840e-08s81.21820e-02-4.30263e-042.63968e-04-2.26378e-05-1.40491e-06-4.21970e-08s9-5.12717e-032.45874e-031.35761e-04-3.93892e-06-1.07506e-051.06710e-06s103.19739e-03-6.78604e-053.15279e-04-1.79030e-05-4.21626e-066.64089e-07
[0076]
图5是图4所示光学镜头的场曲图，图6是图4所示光学镜头的畸变图，由图5和图6所示场曲和畸变可知，该镜头对不同波长的光线(0.435μm、0.486μm、0.546μm、0.587μm和0.656μm)所产生的子午方向与弧矢方向场曲介于
±
0.15mm之间，同时最大畸变在4％以内，也即说明了该光学镜头较好地校正了光学系统的像差，成像质量较优。
[0077]
图7是本实用新型实施例提供的又一种光学镜头的结构示意图，图7所示光学镜头的一种焦距关系及折射率设计值如表1所示。
[0078]
该光学镜头中各透镜的一种参数设计值如表6所示：
[0079]
表6光学镜头各透镜的一种设计值
[0080][0081][0082]
表6中的面序号根据各个透镜的表面顺序来进行编号，其中“s1”代表第一透镜的前表面，“s2”代表第一透镜的后表面，依次类推；曲率半径代表镜片表面的弯曲程度，正值代表该表面弯向像面一侧，负值代表该表面弯向物面一侧，其中“pl”代表该表面为平面，曲率半径为无穷大；厚度代表当前表面到下一表面的中心轴向距离，折射率代表当前表面到下一表面之间的材料对光线的偏折能力，空格代表当前位置为空气，折射率为1；阿贝数代表当前表面到下一表面之间的材料对光线的色散特性，空格代表当前位置为空气；k值代表该非球面的最佳拟合圆锥系数的数值大小。
[0083]
非球面圆锥系数可用以下非球面公式进行限定，但不仅限于以下表示方法：
[0084][0085]
其中，z为非球面z向的轴向矢高；r为非球面的高度；c为拟合球面的曲率，数值上为曲率半径的倒数；k为拟合圆锥系数；a-f为非球面多项式的4阶、6阶、8阶、10阶、12阶、14阶项系数。
[0086]
上述实施例中各非球面的偶次项系数如表7所示：
[0087]
表7各非球面参数
[0088][0089][0090]
图8是图7所示光学镜头的场曲图，图9是图7所示光学镜头的畸变图，由图8和图9所示场曲和畸变可知，该镜头对不同波长的光线(0.435μm、0.486μm、0.546μm、0.587μm和0.656μm)所产生的子午方向与弧矢方向场曲介于
±
0.20mm之间，同时最大畸变在7％以内，也即说明了该光学镜头较好地校正了光学系统的像差，成像质量较优。
[0091]
注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。