一种超广角8M前视光学系统及其成像方法与流程

本发明涉及一种超广角8m前视光学系统及其成像方法。

背景技术：

1、在自动驾驶车辆中，感知系统主要由摄像头、毫米波雷达、激光雷达(可选)等传感器构成。 摄像头作为主要的环境感知传感器起着非常重要的作用，可以实现360°全面视觉感知，弥补雷达在物体识别上的缺陷，是最接近人类视觉的传感器。因此车载摄像头是自动驾驶领域的关键设备之一。安装在前挡风玻璃上的前视摄像头，便是用于实现行车的视觉感知及识别功能，根据功能又可以分为前视主摄像头、前视窄角摄像头和前视广角摄像头，但三个摄像头的采用大大提高了整个摄像模组的成本，不利于市场的普及。其中前视广角摄像头的作用主要是识别距离较近的物体，主要用于城市道路工况、低速行驶等场景，其视场角在120°~150°，检测距离在50m左右。因此若大规模采用超广角8mp镜头装车后，可无需该摄像头，从而减低成本、提高市场普及度。

技术实现思路

1、本发明对上述问题进行了改进，即本发明要解决的技术问题是提供一种超广角8m前视光学系统及其成像方法，在实现行车的视觉感知及识别功能的同时，实现8mp超广角成像，以此可顶替前视广角摄像头与前视窄角摄像头，实现单镜头组成前视摄像模组，大大减低成本以提高市场普及度。

2、本发明是这样构成的，它包括沿光线入射光路自左向右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、第六透镜和第七透镜；所述第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为1.0~1.5mm；第二透镜与第三透镜的空气间隔为1.5~2.0mm；第三透镜与光阑的空气间隔为0.1~0.5mm；光阑与第四透镜的空气间隔为0.1~0.5mm；第四透镜与第五透镜的空气间隔为0.1~0.5mm；第五透镜与第六透镜为胶合透镜组，空气间隔为0mm；第六透镜与第七透镜的空气间隔为0.5~1.0mm。

3、进一步的，所述第一透镜满足关系式：1.7≤nd≤2.0，vd≤50.0；第二透镜满足关系式：1.7≤nd≤2.0，vd≤50.0；第三透镜满足关系式：1.5≤nd≤1.8，vd≤50.0；第四透镜满足关系式：1.7≤nd≤2.0，vd≤50.0；第五透镜满足关系式：1.5≤nd≤1.8，vd≥50.0；第六透镜满足关系式：1.7≤nd≤2.0，vd≤50.0；第七透镜满足关系式：1.7≤nd≤2.0，vd≤50.0；其中nd为折射率，vd为阿贝常数。

4、进一步的，第一透镜为弯月凹负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；第二透镜为弯月凹负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；第三透镜为双凸正透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；第四透镜为双凸正透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；第五透镜为双凸正透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；第六透镜为双凹负透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凹面；第七透镜为双凸正透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凸面。

5、进一步的，光学系统的焦距为f，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7，其中f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7与f满足以下比例：-2.0<f1/f<-1.0，4.0<f2/f<5.0，2.0<f3/f<3.0，1.0<f4/f<2.0，1.0<f5/f<2.0，-1.0<f6/f<0.0，1.0<f7/f<2.0。

6、进一步的，第一透镜、第二透镜、第七透镜为玻璃非球面透镜，所述第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜为玻璃球面透镜，其中第五透镜、第六透镜为胶合透镜组。

7、进一步的，第一透镜、第二透镜、第七透镜均为非球面透镜，非球面曲线方程表达式为：

8、；

9、其中，z为非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距非球面顶点的离矢高；c为非球面的近轴曲率；k为圆锥常数；α1、α2、α3、α4、α5、α6、α7、α8均为高次项系数。

10、进一步的，所述第七透镜的后侧依次设置有第一等效玻璃平板、第二等效玻璃平板和成像面。

11、进一步的，光学系统的光学总长度ttl与光学系统的焦距f之间满足：ttl/f≤5.0。

12、进一步的，光学系统的像高h与光学系统的焦距f之间满足：h/f≤1.0。

13、进一步的，光学系统的f数≤1.6。

14、进一步的，超广角8m前视光学系统的成像方法，当光线入射时，光路按顺序进入第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜后进行成像。

15、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：1、该镜头对物体的成像角度大于170度，同时具超高的8ｍ成像清晰度、超广角、大的通光口径、较低的公差敏感度和较好的高低温稳定性等优点同时，能够更加全面地对车外景象进行监控；2、通过合理的搭配各光学透镜，使得系统结构紧凑合理，易于装配，公差敏感度低，更适合大规模高良率生产；3、采用全玻结构，具有较高的稳定性，能适应严苛环境，同时充分发挥非球面镜片校正像差的优势，满足高清成像的同时，具有更小的镜片外径和更短的光学总长，保证镜头的小型化；4、能够在高温和低温时对焦面位移做出较好的补偿，具备复杂环境适应性；5、校正了各轴向色差、垂轴色差以及高阶色差，保证成像系统在大角度时也能具有较高的成像质量。

技术特征：

1.一种超广角8m前视光学系统，其特征在于，由沿光线入射光路自左向右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、第六透镜和第七透镜组成；所述第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为1.0~1.5mm；第二透镜与第三透镜的空气间隔为1.5~2.0mm；第三透镜与光阑的空气间隔为0.1~0.5mm；光阑与第四透镜的空气间隔为0.1~0.5mm；第四透镜与第五透镜的空气间隔为0.1~0.5mm；第五透镜与第六透镜为胶合透镜组，空气间隔为0mm；第六透镜与第七透镜的空气间隔为0.5~1.0mm。

2.根据权利要求1所述的一种超广角8m前视光学系统，其特征在于，所述第一透镜满足关系式：1.7≤nd≤2.0，vd≤50.0；第二透镜满足关系式：1.7≤nd≤2.0，vd≤50.0；第三透镜满足关系式：1.5≤nd≤1.8，vd≤50.0；第四透镜满足关系式：1.7≤nd≤2.0，vd≤50.0；第五透镜满足关系式：1.5≤nd≤1.8，vd≥50.0；第六透镜满足关系式：1.7≤nd≤2.0，vd≤50.0；第七透镜满足关系式：1.7≤nd≤2.0，vd≤50.0；其中nd为折射率，vd为阿贝常数。

3.根据权利要求1所述的一种超广角8m前视光学系统，其特征在于，第一透镜为弯月凹负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；第二透镜为弯月凹负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；第三透镜为双凸正透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；第四透镜为双凸正透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；第五透镜为双凸正透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；第六透镜为双凹负透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凹面；第七透镜为双凸正透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凸面。

4.根据权利要求1所述的一种超广角8m前视光学系统，其特征在于，光学系统的焦距为f，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4、f5 、f6、f7 ，其中f1、f2、f3、f4、f5 、f6、f7 与f满足以下比例：-2.0< f1/f <-1.0，4.0< f2/f <5.0，2.0< f3/f <3.0，1.0< f4/f <2.0，1.0< f5/f <2.0，-1.0< f6/f <0.0，1.0< f7/f <2.0。

5.根据权利要求1所述的一种超广角8m前视光学系统，其特征在于，第一透镜、第二透镜、第七透镜为玻璃非球面透镜，所述第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜为玻璃球面透镜，其中第五透镜、第六透镜为胶合透镜组。

6.根据权利要求1所述的一种超广角8m前视光学系统，其特征在于，第一透镜、第二透镜、第七透镜均为非球面透镜，非球面曲线方程表达式为：

7.根据权利要求1所述的一种超广角8m前视光学系统，其特征在于，所述第七透镜的后侧依次设置有第一等效玻璃平板、第二等效玻璃平板和成像面。

8.根据权利要求1所述的一种超广角8m前视光学系统，其特征在于，光学系统的光学总长度ttl与光学系统的焦距f之间满足：ttl/f≤5.0。

9.根据权利要求1所述的一种超广角8m前视光学系统，其特征在于，光学系统的像高h与光学系统的焦距f之间满足：h/f≤1.0；光学系统的f数≤1.6。

10.一种利用如权利要求1所述的一种超广角8m前视光学系统的成像方法，其特征在于，当光线入射时，光路按顺序进入第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜后进行成像。

技术总结本发明涉及一种超广角8M前视光学系统及其成像方法，包括沿光线入射光路自左向右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、第六透镜和第七透镜；第一透镜为弯月凹负透镜，第二透镜为弯月凹负透镜，第三透镜为双凸正透镜，第四透镜为双凸正透镜，第五透镜为双凸正透镜，第六透镜为双凹负透镜，第七透镜为双凸正透镜。本发明设计合理，结构简单，通过合理分配各透镜的光焦度、面型、各透镜的中心厚度以及各透镜之间的轴上距离等，在满足镜头8M超广角成像性能以顶替前视广角摄像头与前视窄角摄像头要求的同时，缩小镜头的总长以及各镜片的径向尺寸，做到镜头组小型化。技术研发人员：罗杰,林清华,郑新,谢振锋,薛政云,林文斌,何文波,黄灯辉,江伟,刘官禄受保护的技术使用者：福建福光天瞳光学有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10