光学系统、车载摄像头及车辆的制作方法

本申请涉及光学器件领域，更具体的涉及一种光学系统及包括该光学系统的车载摄像头和车辆。

背景技术：

1、随着智能汽车的发展，前视镜头的运用越来越广泛，例如，在汽车行驶过程中通过前视镜头识别前方路况、人流、红绿灯等等。但由于前视镜头的物侧存在一块带有曲率的挡风玻璃，挡风玻璃产生的不规律像散，导致前视摄像头的综合解像能力下降。目前主流的解决方案为：在挡风玻璃上添加一块棱镜以改善前视摄像头的解像。但是这种方案存在以下问题：

2、1.使用棱镜改善解像的方案造价高、体积大，还影响挡风玻璃的美观性；

3、2.使用棱镜改善解像的方案仅适用于匹配单个镜头，多个组合镜头时无法适用；

4、3.挡风玻璃是自由曲面，产生的像散不规律，使用棱镜改善解像的方案无法完全矫正不规律的像散。

技术实现思路

1、本申请提出的实施方式可解决或部分解决上述背景技术中提出的挡风玻璃影响前视摄像头的像散和场曲而导致镜头的综合解像力下降的问题或相关技术中的其它不足。

2、本申请的一方面提供了一种光学系统，该光学系统包括：镜片组，包括沿着光轴由物侧至像侧依序设置的多个镜片；以及补偿镜片，其物侧面或像侧面中的至少之一为自由曲面；其中，补偿镜片的自由曲面适于设置在车辆的挡风玻璃内侧，使得光学系统和挡风玻璃形成矫正的光学系统，矫正的光学系统的mtf值在预设范围内。

3、在一个实施方式中，矫正后的光学系统位于光轴的下方部分的至少一处视场光路的mtf值大于等于40％@60lp/mm。

4、在一个实施方式中，矫正后的光学系统位于光轴的下方部分的至少一处视场光路的mtf值大于等于45％@60lp/mm。

5、在一个实施方式中，矫正后的光学系统位于目标视场光路处的mtf值大于光学系统位于目标视场光路处的mtf值，其中，目标视场光路为光轴的下方部分的至少一处视场光路。

6、在一个实施方式中，矫正后的光学系统位于目标视场光路处的mtf值相对于光学系统位于目标视场光路处的mtf值至少提升5％。

7、在一个实施方式中，矫正后的光学系统位于目标视场光路处的mtf值相对于光学系统位于目标视场光路处的mtf值至少提升10％。

8、在一个实施方式中，所述自由曲面为上下不对称的自由曲面。

9、在一个实施方式中，所述自由曲面为上下左右均不对称的自由曲面。

10、在一个实施方式中，所述补偿镜片沿平行于所述光轴的方向的最大厚度d与所述镜片组的第一镜片至所述光学系统的成像面沿所述光轴方向的长度ttl满足：d/ttl≤1/3。

11、在一个实施方式中，定义平行于所述光轴的方向为z轴方向，与z轴垂直且位于子午平面内的方向为y轴方向，与z轴垂直且位于弧矢平面内的方向为x轴方向，其中，在yz平面内，所述补偿镜片的自由曲面包括位于所述光轴上方的第一区域和位于所述光轴下方的第二区域，所述自由曲面位于所述光轴上方的第一区域的近似曲率半径r(+d)与所述自由曲面位于所述光轴下方的第二区域的近似曲率半径r(-d)满足：r(+d)/r(-d)≥0.1。

12、在一个实施方式中，所述自由曲面位于所述光轴上方的第一区域的近似曲率半径r(+d)与所述自由曲面位于所述光轴下方的第二区域的近似曲率半径r(-d)满足：r(+d)/r(-d)≥1.1。

13、在一个实施方式中，在yz平面内，所述补偿镜片的自由曲面位于所述光轴上方和下方的有效半径顶点的连线相对于垂直于所述光轴的平面的倾斜角度小于或等于5°。

14、在一个实施方式中，在xz平面内所述自由曲面在x轴方向上的近似曲率半径rx与在yz平面内所述自由曲面在y轴方向上的近似曲率半径ry满足：rx/ry≥0.5。

15、在一个实施方式中，在xz平面内所述自由曲面在x轴方向上的近似曲率半径rx与在yz平面内所述自由曲面在y轴方向上的近似曲率半径ry满足：rx＞ry。

16、在一个实施方式中，所述补偿镜片的自由曲面的有效通光口径d、与所述补偿镜片相邻的镜片的最大通光口径t满足：d/t≤6；其中，dx为所述补偿镜片的自由曲面在x轴上的有效通光口径，dy为所述补偿镜片的自由曲面在y轴方向上的有效通光口径。

17、在一个实施方式中，所述多个镜片包括滤光片和保护玻璃。

18、在一个实施方式中，所述补偿镜片设置于所述滤光片和所述保护玻璃之间。

19、在一个实施方式中，所述补偿镜片设置于所述滤光片或保护玻璃的物侧面或像侧面上。

20、在一个实施方式中，所述补偿镜片的自由曲面相对于所述光轴呈不对称的凸形。

21、在一个实施方式中，所述补偿镜片的自由曲面呈半水滴状的凸形。

22、在一个实施方式中，所述补偿镜片设置于所述镜片组中任一镜片的物侧或像侧。

23、在一个实施方式中，所述补偿镜片通过纳米压印、模具加工、贴膜中的至少一种方式制备而成。

24、在一个实施方式中，所述车辆的挡风玻璃产生的最大像差值为l1，所述补偿镜片的自由曲面配置为：补偿所述车辆的挡风玻璃产生的像散，以使所述矫正后的光学系统的成像面上的最大像差值为l1'，其中，l1'≤1/2l1。

25、本申请的另一方面还提供了一种车载摄像头，该车载摄像头包括上述的光学系统及用于将所述光学系统形成的光学图像转换为电信号的感光组件电路和控制组件。

26、本申请的再一方面还提供了一种车辆，该车辆包括挡风玻璃以及上述的光学系统，其中，光学系统设置在挡风玻璃的内侧，光学系统和挡风玻璃形成矫正的光学系统。

27、根据本申请的上述至少一个实施方式提供的光学系统、车载摄像头及车辆，该光学系统包括带自由曲面的补偿镜片，通过补偿镜片的自由曲面改善像散和场曲，提升光学系统的解像能力，解决光学系统因挡风玻璃导致的解像下降的问题，使得光学系统具有以下有益效果的至少之一：

28、1.本申请提供的光学系统的补偿镜片体积小，相比较传统镜头，光学系统仅多出一个带自由曲面的补偿镜片。

29、2.本申请提供的光学系统的补偿镜片可单独放置在独立的镜头上，因此不同镜头之间互不影响，可实现多镜头组合的模组解像能力的提升。

30、3.本申请提供的光学系统的补偿镜片的自由曲面可实现上下左右非对称的表面设计，针对各视场方向的不规律像散进行校正。

技术特征：

1.一种光学系统，应用于车辆，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述矫正后的光学系统位于所述光轴的下方部分的至少一处视场光路的mtf值大于等于40％@60lp/mm。

3.根据权利要求2所述的光学系统，其中，所述矫正后的光学系统位于所述光轴的下方部分的至少一处视场光路的mtf值大于等于45％@60lp/mm。

4.根据权利要求1所述的光学系统，其中，

5.根据权利要求4所述的光学系统，其中，所述矫正后的光学系统位于所述目标视场光路处的mtf值相对于所述光学系统位于所述目标视场光路处的mtf值至少提升5％。

6.根据权利要求5所述的光学系统，其中，所述矫正后的光学系统位于所述目标视场光路处的mtf值相对于所述光学系统位于所述目标视场光路处的mtf值至少提升10％。

7.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述自由曲面为上下不对称的自由曲面。

8.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述自由曲面为上下左右均不对称的自由曲面。

9.一种车载摄像头，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的光学系统及用于将所述光学系统形成的光学图像转换为电信号的感光组件电路和控制组件。

10.一种车辆，其特征在于，包括：

技术总结本申请提供了一种光学系统、车载摄像头及车辆，该光学系统应用于车辆，包括：镜片组，包括沿着光轴由物侧至像侧依序设置的多个镜片；以及补偿镜片，其物侧面或像侧面中的至少之一为自由曲面，其中，补偿镜片的自由曲面适于设置在车辆的挡风玻璃内侧，使得光学系统和挡风玻璃形成矫正的光学系统，矫正的光学系统的MTF值在预设范围内。本申请通过补偿镜片的自由曲面补偿挡风玻璃产生的像散和场曲，提升光学系统的解像能力，解决光学系统因挡风玻璃导致的解像下降的问题。技术研发人员：谢前森,姚波,王一峰,黄思炜受保护的技术使用者：宁波舜宇车载光学技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5