一种大光圈SWIR车载镜头的制作方法

本发明涉及车载镜头，特别是涉及一种大光圈swir车载镜头。

背景技术：

1、随着智能汽车的普及、adas系统和无人驾驶技术的发展，汽车对车载镜头的要求越来越高。车载镜头作为汽车的成像镜头，能够将车外物体成像到探测器上，将光信号转换为图像信号，从而实时为驾驶员提供周边路况信息，帮助驾驶员了解驾驶过程中周边环境，提高驾驶安全性。

2、然而在日常行车时，车载镜头会遇到多种干扰，影响其成像的清晰度。如在雾霾天气能见度较低时，常规可见光难以穿透大雾，导致车载镜头难以实现高质量的成像，影响行车安全；在夜间行驶会车时，对面的车辆远光灯过亮造成眩光，使人眼产生视觉盲区，同样影响到行车安全的。此外，车载镜头在户外使用时会面临环境温度变化较大的问题，而车载镜头常用的镜片材料为塑料或玻璃，这两种材料在红外波段(swir)的折射率温度系数dn/dt较大，通常比应用在可见光上高一个数量级以上。因此随着环境温度的变化，应用在红外波段(swir)光学材料的折射率、元件的曲率、厚度和间隔将发生更大的变化，再加上结构件隔圈，镜筒等材料的热胀冷缩，会使车载镜头整个系统产生离焦和其他像差，严重影响其成像质量。

3、因此，车载镜头的设计需考虑减少恶劣天气下对成像质量的影响，并确保在较大温差的工作环境中仍能保持良好的性能，这就需要考虑不同温度下镜头的消热差处理，实现无热化高清成像。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提供一种在能见度低、较大温差的工作环境中实现无热化高清成像的长焦距大光圈swir车载镜头。

2、技术方案：为实现上述目的，本发明所述的一种大光圈swir车载镜头应用在近红外波段，光学总长为45～50mm、入瞳尺寸为26～32mm、总焦距为32～38mm，包括从物面到像面依次分布的第一透镜、第二透镜、光阑stop、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜；所述车载镜头采用光学被动补偿技术在-40℃～105℃温度范围内实现无热化高清成像。

3、其中，所述光学被动补偿技术包括分配各透镜的光焦度和各透镜材料的热膨胀系数，从而消除高低温情况下各透镜焦距偏移导致像面偏移。

4、其中，所述分配各透镜的光焦度为：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第六透镜、第七透镜均为正光焦度，第四透镜、第五透镜均为负光焦度。

5、其中，所述第一透镜物侧方为凸面，像侧方为凹面；第二透镜物侧方为凸面，像侧方为凹面；第三透镜物侧方为凸面，像侧方为凹面；第四透镜物侧方为凸面，像侧方为凹面；第五透镜物侧方为凹面，像侧方为凹面；第六透镜物侧方为平面，像侧方为凸面；第七透镜物侧方为凸面，像侧方为平面。

6、其中，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜均为弯月形透镜，第五透镜为双凹透镜，第六透镜、第七透镜为平凸透镜。

7、其中，所述分配各透镜材料的热膨胀系数为：第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜的折射率温度系数dn/dt均为负，第一透镜、第六透镜、第七透镜的折射率温度系数dn/dt均为正，当环境温度升高时，各透镜的凹面会向镜片中心方向膨胀，凸面则向空气间隔方向膨胀，当环境温度降低时，正常情况下，材料受冷后会发生收缩，即各透镜的凹面会向空气间隔方向膨胀，凸面则向镜片中心方向膨胀。

8、其中，所述第一透镜至第七透镜均为球面玻璃镜片。

9、其中，所述第一透镜至第七透镜的折射率nd和阿贝数vd满足下列条件：

10、所述第一透镜的折射率为nd1＝1.74，阿贝数为40≤vd1≤45；

11、所述第二透镜的折射率为nd2＝1.72，阿贝数为45≤vd2≤50；

12、所述第三透镜的折射率为nd3＝1.85，阿贝数为20≤vd3≤25；

13、所述第四透镜的折射率为nd4＝1.72，阿贝数为25≤vd4≤30；

14、所述第五透镜的折射率为nd5＝1.73，阿贝数为25≤vd5≤30；

15、所述第六透镜的折射率为nd6＝1.83，阿贝数为35≤vd6≤40；

16、所述第七透镜的折射率为nd7＝1.74，阿贝数为40≤vd7≤45。

17、其中，所述第一透镜至第七透镜的焦距满足下列条件：

18、所述第一透镜的焦距81≤f1≤82；

19、所述第二透镜的焦距43≤f2≤44；

20、所述第三透镜的焦距85≤f3≤86；

21、所述第四透镜的焦距-19≤f4≤-18；

22、所述第五透镜的焦距-20≤f5≤-19；

23、所述第六透镜的焦距34≤f6≤35；

24、所述第七透镜的焦距21≤f7≤22。

25、其中，所述第七透镜和像面之间还设有滤光片，以过滤可见光和紫外光线进入像面接收面上的感光元件。

26、有益效果：本发明具有如下优点：1、本发明所述车载镜头采用近红外波段设计，红外光线具有较强的穿透性，并对眩光的敏感度较低，使得该车载镜头能够在雨雪、浓烟、灰尘以及大雾等恶劣天气条件下实现有效探测和清晰成像，即便是在夜间高亮度车灯照射导致驾驶员短暂性的视野缺失时，也能为驾驶员提供清晰的图像，提高行车的安全性；

27、2、本发明所述的车载镜头采用了大光圈、长焦距设计，使其能够在光线条件较差的环境中依然捕捉到足够的光线且具有更远的探测能力，从而确保获取的图像清晰且具有细节；

28、3、本发明所述的车载镜头采用玻璃镜片，相较于其他光学材料，玻璃镜片有更高的硬度、抗氧化性和透过率，同时玻璃镜片在不同温度下的形变量也更小、成像清晰度更高、色彩对比度更好；

29、4、本发明通过光学被动补偿技术，合理分配各镜片光焦度，并选择具有不同热膨胀系数的玻璃材料进行组合进行高低温离焦补偿，使该车载镜头成像系统能够在-40℃～105℃的宽温度范围内无热化，该技术不仅提高了车载镜头成像质量，同时使车载镜头具有重量轻、可靠性高和成本低等优点。

技术特征：

1.一种大光圈swir车载镜头，其特征在于，所述车载镜头应用在近红外波段，光学总长为45～50mm、入瞳尺寸为26～32mm、总焦距为32～38mm，包括从物面到像面依次分布的第一透镜、第二透镜、光阑stop、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜；所述车载镜头采用光学被动补偿技术在-40℃～105℃温度范围内实现无热化高清成像。

2.根据权利要求1所述的大光圈swir车载镜头，其特征在于：所述光学被动补偿技术包括分配各透镜的光焦度和各透镜材料的热膨胀系数，从而消除高低温情况下各透镜焦距偏移导致像面偏移。

3.根据权利要求2所述的大光圈swir车载镜头，其特征在于：所述分配各透镜的光焦度为：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第六透镜、第七透镜均为正光焦度，第四透镜、第五透镜均为负光焦度。

4.根据权利要求3所述的大光圈swir车载镜头，其特征在于：所述第一透镜物侧方为凸面，像侧方为凹面；第二透镜物侧方为凸面，像侧方为凹面；第三透镜物侧方为凸面，像侧方为凹面；第四透镜物侧方为凸面，像侧方为凹面；第五透镜物侧方为凹面，像侧方为凹面；第六透镜物侧方为平面，像侧方为凸面；第七透镜物侧方为凸面，像侧方为平面。

5.根据权利要求3所述的大光圈swir车载镜头，其特征在于：所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜均为弯月形透镜，第五透镜为双凹透镜，第六透镜、第七透镜为平凸透镜。

6.根据权利要求2所述的大光圈swir车载镜头，其特征在于：所述分配各透镜材料的热膨胀系数为：第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜的折射率温度系数dn/dt均为负，第一透镜、第六透镜、第七透镜的折射率温度系数dn/dt均为正，当环境温度升高时，各透镜的凹面会向镜片中心方向膨胀，凸面则向空气间隔方向膨胀，当环境温度降低时，各透镜的凹面会向空气间隔方向膨胀，凸面则向镜片中心方向膨胀。

7.根据权利要求1所述的大光圈swir车载镜头，其特征在于：所述第一透镜至第七透镜均为球面玻璃镜片。

8.根据权利要求1所述的大光圈swir车载镜头，其特征在于：所述第一透镜至第七透镜的折射率nd和阿贝数vd满足下列条件：

9.根据权利要求1所述的大光圈swir车载镜头，其特征在于：所述第一透镜至第七透镜的焦距满足下列条件：

10.根据权利要求1所述的大光圈swir车载镜头，其特征在于：所述第七透镜和像面之间还设有滤光片，以过滤可见光和紫外光线进入像面接收面上的感光元件。

技术总结本发明公开了一种大光圈SWIR车载镜头，该车载镜头应用在近红外波段，包括从物面到像面依次分布的正光焦度第一透镜、正光焦度第二透镜、光阑STOP、正光焦度第三透镜、负光焦度第四透镜、负光焦度第五透镜、正光焦度第六透镜、正光焦度第七透镜；所述车载镜头采用光学被动补偿技术，并对各透镜的光焦度进行分配，使得该车载镜头在‑40℃～105℃温度范围内实现无热化高清成像。本发明提供了一种长焦距、大光圈、无热化的车载镜头，可适配百万像素的传感器，所述车载镜头在近红外波段进行成像，能有效减小雨雪雾霾等天气下低能见度的干扰，同时采用光学被动补偿，使该车载镜头实现了‑40℃～105℃的高低温离焦补偿，从而具有良好的光学性能。技术研发人员：高旭,范浩受保护的技术使用者：茂莱（南京）仪器有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5