一种感知系统镜头的制作方法

1.本实用新型涉及光学镜头技术领域，具体而言，涉及一种感知系统镜头。


背景技术：

2.随着科学技术的不断进步以及社会的不断发展，近年来，光学成像镜头也得到了迅猛发展。现有的车载远距离感知系统，其所使用镜头普遍存在以下问题：分辨率不高，基本在2m左右，特别到大靶面区域，解像力急剧下降；通光较小，能量利用率不高，低照效果不好；品质高的镜头，其结构复杂，外径大，总长长，而结构简单、体积小的镜头品质又过低；可使用温度范围较窄，在高低温环境容易失焦。
3.鉴于此，本技术发明人发明了一种感知系统镜头。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种体积小、分辨率高、畸变小、高低温清晰成像的感知系统镜头。
5.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种感知系统镜头，包括从物侧至像侧沿一光轴依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜，所述第一透镜至第七透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；
6.所述第一透镜具正屈光度，且第一透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；
7.所述第二透镜具负屈光度，且第二透镜的物侧面为凹面，像侧面为凹面；
8.所述第三透镜具负屈光度，且第三透镜的物侧面为凹面，像侧面为凸面；
9.所述第四透镜具正屈光度，且第四透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
10.所述第五透镜具正屈光度，且第五透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
11.所述第六透镜具负屈光度，且第六透镜的物侧面为凹面，像侧面为凹面；
12.所述第七透镜具正屈光度，且第七透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；
13.所述第四透镜、第七透镜均为玻璃非球面镜片，且nd4＞1.61，nd7＞1.69，其中，nd4、nd7分别为第四透镜、第七透镜的折射率。
14.进一步地，所述第一透镜满足：t1/d1≥0.18，hk1》687，其中，t1为所述第一透镜的中心厚度，d1为所述第一透镜的外径，hk1为所述第一透镜的材料硬度。
15.进一步地，所述第一透镜满足：nd1＞1.85，其中，nd1为第一透镜的折射率。
16.进一步地，所述第五透镜的像侧面与所述第六透镜的物侧面相互胶合，且|vd6-vd5|》26，其中，vd5为第五透镜的色散系数，vd6为第六透镜的色散系数。
17.进一步地，该镜头满足：vd5≥63，vd6≤37。
18.进一步地，所述第五透镜为正透镜，且在-40℃～105℃温度范围下其折射率温度系数dn/dt满足：dn/dt＜-4*10e-6。
19.进一步地，该镜头满足：ttl/h≤3.4，其中，ttl为镜头的光学总长，h为光学镜头的
设计像高。
20.采用上述技术方案后，本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：
21.本实用新型感知系统镜头采用七片透镜，结构简单，镜头总长短、体积小，且其畸变小、解析力高，成像质量好；此外，其在-40℃到105℃的温度下，均可保持稳定的高清画质。
附图说明
22.图1为本实用新型实施例1的光路图；
23.图2为本实用新型实施例1中镜头在可见光下的mtf曲线图；
24.图3为本实用新型实施例1中镜头在可见光下的相对照度图；
25.图4为本实用新型实施例1中镜头在可见光下的场曲及畸变图；
26.图5为本实用新型实施例2的光路图；
27.图6为本实用新型实施例2中镜头在可见光下的mtf曲线图；
28.图7为本实用新型实施例2中镜头在可见光下的相对照度图；
29.图8为本实用新型实施例2中镜头在可见光下的场曲及畸变图；
30.图9为本实用新型实施例3的光路图；
31.图10为本实用新型实施例3中镜头在可见光下的mtf曲线图；
32.图11为本实用新型实施例3中镜头在可见光下的相对照度图；
33.图12为本实用新型实施例3中镜头在可见光下的场曲及畸变图；
34.图13为本实用新型实施例4的光路图；
35.图14为本实用新型实施例4中镜头在可见光下的mtf曲线图；
36.图15为本实用新型实施例4中镜头在可见光下的相对照度图；
37.图16为本实用新型实施例4中镜头在可见光下的场曲及畸变图。
38.附图标记说明：
39.1、第一透镜；2、第二透镜；3、第三透镜；4、第四透镜；5、第五透镜；6、第六透镜；7、第七透镜；8、光阑；9、保护玻璃。
具体实施方式
40.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
41.这里所说的「一透镜具有正屈光率(或负屈光率)」，是指所述透镜以高斯光学理论计算出来的近轴屈光率为正(或为负)。所说的「透镜的物侧面(或像侧面)」定义为成像光线通过透镜表面的特定范围。透镜的面形凹凸判断可依该领域中通常知识者的判断方式，即通过曲率半径(简写为r值)的正负号来判断透镜面形的凹凸。r值可常见被使用于光学设计软件中，例如zemax或codev。r值亦常见于光学设计软件的透镜资料表(lens data sheet)中。以物侧面来说，当r值为正时，判定为物侧面为凸面；当r值为负时，判定物侧面为凹面。反之，以像侧面来说，当r值为正时，判定像侧面为凹面；当r值为负时，判定像侧面为凸面。
42.本实用新型公开了一种感知系统镜头，包括从物侧至像侧沿一光轴依次设置的第
一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、光阑8、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7，所述第一透镜1至第七透镜7各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；
43.所述第一透镜1具正屈光度，且第一透镜1的物侧面为凸面，像侧面为凹面；
44.所述第二透镜2具负屈光度，且第二透镜2的物侧面为凹面，像侧面为凹面；
45.所述第三透镜3具负屈光度，且第三透镜3的物侧面为凹面，像侧面为凸面；
46.所述第四透镜4具正屈光度，且第四透镜4的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
47.所述第五透镜5具正屈光度，且第五透镜5的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
48.所述第六透镜6具负屈光度，且第六透镜6的物侧面为凹面，像侧面为凹面；
49.所述第七透镜7具正屈光度，且第七透镜7的物侧面为凸面，像侧面为凹面。
50.所述第四透镜4、第七透镜7均为玻璃非球面透镜，且nd4＞1.61，nd7＞1.69，其中，nd4、nd7分别为第四透镜4、第七透镜7的折射率。此设计可有效矫正光学系统产生的球差、场曲、畸变等像差，使边缘的成像会更加清晰，也可大大缩短系统的外径和总长。
51.所述第一透镜1满足：t1/d1≥0.18，hk1》687，其中，t1为所述第一透镜1的中心厚度，d1为所述第一透镜1的外径，hk1为所述第一透镜1的材料硬度，具体的，为努氏硬度。第一透镜1此设计可提高系统的信赖性及可靠性，可满足车规落球、碎石跌落等等信赖性实验。
52.所述第一透镜1满足：nd1＞1.85，其中，nd1为第一透镜1的折射率。第一透镜1采用高折射率材料，可有效减小镜头外径，进而利于减小镜头体积。
53.所述第五透镜5的像侧面与所述第六透镜6的物侧面相互胶合，vd5≥63，vd6≤37，且|vd6-vd5|》26，其中，vd5为第五透镜5的色散系数，vd6为第六透镜6的色散系数。胶合透镜采用高度色散材料结合，有利于校正色差，优化像质，胶合组合可以减小公差敏感度，也可以残留部分色差以平衡光学系统的色差，同时也可以降低镜片因在组装过程中产生的倾斜/偏芯等公差敏感度问题。
54.所述第五透镜5为正透镜，且在-40℃～105℃温度范围下其折射率温度系数dn/dt满足：dn/dt＜-4*10e-6。此设计可有效平衡温飘，实现镜头无热化，使镜头在高低温环境下人能清晰成像。其中，满足该条件的材料如：h-zpk5/h-zpk1a等。
55.该镜头满足：ttl/h≤3.4，其中，ttl为镜头的光学总长，h为光学镜头的设计像高。此设计能够实现光学镜头小型化，相比其他镜头，相同成像面下ttl较短。
56.该镜头搭配1/1.7
″
的传感器使用，像元大小为2.1um，mtf值在238lp/mm＞0.2，镜头分辨率可达8mp，成像质量高。
57.该镜头为大像面设计，高像素，支持4k级车载传感器要求；且镜头通光大，光圈为fno1.6，边缘ri＞70％，低照效果好；镜头实用性高，外径小，总长短；且镜头畸变小，小于-0.7％，提高识别准确率。此外，镜头满足车规-40℃到105℃的工作温度要求，无热化设计，均可保持稳定的高清画质。
58.其中，所述第四透镜4及第七透镜7均为非球面透镜。非球面透镜表面曲线的方程式表示如下：
[0059][0060]
其中，
[0061]
z：非球面之深度(非球面上距离光轴为y的点，与相切于非球面光轴上顶点之切面，两者间的垂直距离)；
[0062]
c：非球面顶点之曲率(the vertex curvature)；
[0063]
k：锥面系数(conic constant)；
[0064]
径向距离(radial distance)；
[0065]rn
：归一化半径(normalization radius(nradius))；
[0066]
u：r/rn；
[0067]am
：第m阶q
con
系数(is the m
th q
con coefficient)；
[0068]qmcon
：第m阶q
con
多项式(the m
th q
con polynomial)。
[0069]
下面将以具体实施例对本实用新型的感知系统镜头进行详细说明。
[0070]
实施例1
[0071]
参照图1所示，本实用新型公开了一种感知系统镜头，包括从物侧至像侧沿一光轴依次设置的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、光阑8、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7，所述第一透镜1至第七透镜7各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；
[0072]
所述第一透镜1具正屈光度，且第一透镜1的物侧面为凸面，像侧面为凹面；
[0073]
所述第二透镜2具负屈光度，且第二透镜2的物侧面为凹面，像侧面为凹面；
[0074]
所述第三透镜3具负屈光度，且第三透镜3的物侧面为凹面，像侧面为凸面；
[0075]
所述第四透镜4具正屈光度，且第四透镜4的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
[0076]
所述第五透镜5具正屈光度，且第五透镜5的物侧面为凸面，像侧面为凸面；
[0077]
所述第六透镜6具负屈光度，且第六透镜6的物侧面为凹面，像侧面为凹面；
[0078]
所述第七透镜7具正屈光度，且第七透镜7的物侧面为凸面，像侧面为凹面。
[0079]
本具体实施例的详细光学数据如表1-1所示。
[0080]
表1-1实施例1的详细光学数据
[0081][0082]
本实施例中，镜头焦距f＝15.19mm，通光fno＝1.6，光学总长ttl
[0083]
＝30.52mm，主光线角度cra＝21.6
°
。
[0084]
本实施例中的非球面数据如表1-2所示。
[0085]
表1-2实施例1的非球面数据
[0086]
面序号ka4a6a8a10a128-2.48-4.582e-05-5.816e-07-1.251e-08-1.070e-10-1.260e-119-1.105.599e-05-2.065e-062.446e-08-5.997e-10-1.038e-11130.398.453e-05-3.561e-062.226e-08-4.545e-091.438e-10142.724.741e-04-2.288e-053.755e-06-2.585e-076.942e-09
[0087]
本实施例中，镜头在可见光下的mtf曲线图请参阅图2，从图中可以看出，该款镜头的空间频率达238lp/mm时，mtf值大于0.2，可支持1/1.7
″
sensor使用，解析度高，成像质量好。
[0088]
本实施例中，镜头在可见光下的相对照度图请参阅图3，从图中可以看出，相对照度》70％，边缘相对照度值高，成像照度均匀，可支持低照环境。
[0089]
镜头在可见光下的场曲及畸变图请参阅图4，从图中可以看出，系统的光学畸变《|-0.6％|，畸变小，像与物对应形变量小，画面清晰不变形。
[0090]
实施例2
[0091]
如图5所示，本实施例与实施例1相比，主要在于各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。
[0092]
本具体实施例的详细光学数据如表2-1所示。
[0093]
表2-1实施例2的详细光学数据
[0094][0095]
本实施例中，镜头焦距f＝15.19mm，通光fno＝1.6，光学总长ttl
[0096]
＝30.53mm，主光线角度cra＝21.6
°
。
[0097]
本实施例中的非球面数据如表2-2所示。
[0098]
表2-2实施例2的非球面数据
[0099]
面序号ka4a6a8a10a128-2.48-4.579e-05-5.813e-07-1.254e-08-1.091e-10-1.267e-119-1.105.597e-05-2.065e-062.450e-08-5.975e-10-1.034e-11130.398.466e-05-3.564e-062.205e-08-4.534e-091.452e-10142.724.733e-04-2.287e-053.756e-06-2.584e-076.947e-09
[0100]
本实施例中，镜头在可见光下的mtf曲线图请参阅图6，从图中可以看出，该款镜头的空间频率达238lp/mm时，mtf值大于0.2，可支持1/1.7
″
sensor使用，解析度高，成像质量好。
[0101]
本实施例中，镜头在可见光下的相对照度图请参阅图7，从图中可以看出，相对照度》70％，边缘相对照度值高，成像照度均匀，可支持低照环境。
[0102]
镜头在可见光下的场曲及畸变图请参阅图8，从图中可以看出，系统的光学畸变《|-0.6％|，畸变小，像与物对应形变量小，画面清晰不变形。
[0103]
实施例3
[0104]
如图9所示，本实施例与实施例1相比，主要在于各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。
[0105]
本具体实施例的详细光学数据如表3-1所示。
[0106]
表3-1实施例3的详细光学数据
[0107][0108]
本实施例中，镜头焦距f＝15.19mm，通光fno＝1.6，光学总长ttl＝30.52mm，主光线角度cra＝21.5
°
。
[0109]
本实施例中的非球面数据如表3-2所示。
[0110]
表3-2实施例3的非球面数据
[0111]
面序号ka4a6a8a10a128-2.55-4.788e-05-6.728e-07-6.076e-097.981e-11-1.481e-119-1.095.665e-05-1.996e-062.642e-08-5.280e-10-8.945e-12130.401.021e-04-3.597e-064.771e-08-3.416e-091.198e-10142.744.707e-04-1.912e-053.657e-06-2.596e-077.496e-09
[0112]
本实施例中，镜头在可见光下的mtf曲线图请参阅图10，从图中可以看出，该款镜头的空间频率达238lp/mm时，mtf值大于0.2，可支持1/1.7
″
sensor使用，解析度高，成像质量好。
[0113]
本实施例中，镜头在可见光下的相对照度图请参阅图11，从图中可以看出，相对照度》70％，边缘相对照度值高，成像照度均匀，可支持低照环境。
[0114]
镜头在可见光下的场曲及畸变图请参阅图12，从图中可以看出，系统的光学畸变《|-0.6％|，畸变小，像与物对应形变量小，画面清晰不变形。
[0115]
实施例4
[0116]
如图13所示，本实施例与实施例1相比，主要在于各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。
[0117]
本具体实施例的详细光学数据如表4-1所示。
[0118]
表4-1实施例4的详细光学数据
[0119][0120]
本实施例中，镜头焦距f＝15.2mm，通光fno＝1.6，光学总长ttl＝30.53mm，主光线角度cra＝21.8
°
。
[0121]
本实施例中的非球面数据如表4-2所示。
[0122]
表4-2实施例4的非球面数据
[0123]
面序号ka4a6a8a10a128-2.70-5.064e-05-6.992e-07-9.064e-091.028e-10-2.079e-119-1.105.602e-05-2.068e-061.922e-08-1.940e-10-1.974e-11130.409.322e-05-4.258e-065.348e-08-3.251e-091.176e-10141.855.076e-04-1.275e-053.040e-06-2.218e-076.840e-09
[0124]
本实施例中，镜头在可见光下的mtf曲线图请参阅图14，从图中可以看出，该款镜头的空间频率达238lp/mm时，mtf值大于0.2，可支持1/1.7
″
sensor使用，解析度高，成像质量好。
[0125]
本实施例中，镜头在可见光下的相对照度图请参阅图15，从图中可以看出，相对照度》70％，边缘相对照度值高，成像照度均匀，可支持低照环境。
[0126]
镜头在可见光下的场曲及畸变图请参阅图16，从图中可以看出，系统的光学畸变《|-0.7％|，畸变小，像与物对应形变量小，画面清晰不变形。
[0127]
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。