一种超广角高清环视摄像镜头及其成像方法

技术领域

本发明涉及镜头技术领域，尤其涉及一种超广角高清环视摄像镜头及其成像方法。

背景技术

随着城市车辆的不断增多，交通越来越拥堵，驾驶员在车内存在的视野盲区使车辆在低速行驶时容易发生碰撞、摩擦等事故。人们意识到减少甚至消除驾驶员视野盲区的重要性，车载环视系统应运而生。车载环视系统可以通过车辆周围的多个广角镜头的摄像头模组采集实时图像信息，并将其拼接为一幅覆盖车身周围360°范围的鸟瞰图像，有效的减少了驾驶员的视野盲区。但是多个镜头的采用，大大增加了构建车载环视系统的成本，不利于系统的推广与普及。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超广角高清环视摄像镜头及其成像方法，该镜头有助于在实现小体积高分辨率成像的同时，实现超广角摄像，减低成本。

本发明的技术方案在于：一种超广角高清环视摄像镜头，镜头的光学系统由沿光线入射光路从物方到像方依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜以及第六透镜构成，其中第四透镜、第五透镜为胶合透镜组；在不考虑非球面系数造成的反曲的情况下，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；第五透镜为双凹负透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凹面；第六透镜为双凸正透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；各透镜由玻璃材料制成，第二透镜、第六透镜为玻璃非球面透镜，第一透镜、第三透镜、第四透镜以及第五透镜为玻璃球面透镜。

进一步地，所述光学系统的焦距为

进一步地，所述第一透镜满足关系式：2.0≤

进一步地，各镜片之间的轴上距离满足以下关系，第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为：3.0~3.5mm；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：0.5~1.0mm；第四透镜与第五透镜为胶合片，空气间隔为0mm；第五透镜与第六透镜的空气间隔为：0.1~0.5mm。

进一步地，所述第二透镜以及第六透镜的非球面曲线方程表达式为：

其中，Z为非球面沿光轴方向在高度为h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；

进一步地，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≤15.0。

进一步地，光学系统的F数≤2.0。

进一步地，所述光学系统的像高H与光学系统的焦距f之间满足：H/f≥1.0。

进一步地，位于第六透镜的像方侧还设置有滤光片。

一种超广角高清环视摄像镜头的成像方法，一种超广角高清环视摄像镜头，光线从物方到像方依次通过第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜、滤光片后在像面进行成像。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：

1. 该镜头有助于在实现小体积高分辨率成像的同时，实现超广角摄像，从而实现以更少的镜头构成全景环视系统，减低成本。

2. 该镜头对物体的成像角度大于200度，同时具较高的成像清晰度、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。

3. 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。

4. 采用全玻璃结构，具有较高的运行环境稳定性，同时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。

附图说明

图1是本发明的光学结构示意图；

图2是本发明的全工作波段轴向色差图；

图3是本发明的全工作波段垂轴色差图；

图4是本发明的全工作波段场曲畸变图；

图中：STO-光阑；L1-第一透镜；L2-第二透镜；L3-第三透镜；L4-第四透镜；L5-第五透镜；L6-第六透镜；L7-等效玻璃平板；L8-等效玻璃平板；IMA-成像面。

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更浅显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下，但本发明并不限于此。

参考图1至图4

一种超广角高清环视摄像镜头，镜头的光学系统由沿光线入射光路从物方到像方依次设置的第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、光阑STO、第四透镜L4、第五透镜L5以及第六透镜L6构成，其中第四透镜、第五透镜为胶合透镜组；在不考虑非球面系数造成的反曲的情况下，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；第五透镜为双凹负透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凹面；第六透镜为双凸正透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；各透镜由玻璃材料制成，第二透镜、第六透镜为玻璃非球面透镜，第一透镜、第三透镜、第四透镜以及第五透镜为玻璃球面透镜。

本实施例中，第一透镜、第二透镜均为具有负光焦度的透镜，在调整大角度光线的同时，其中非球面透镜具有减小光学系统畸变的作用。第四透镜、第五透镜组成消色差双胶合透镜。合理的透镜搭配，使得光学系统实现超了超广角、大孔径、日夜共焦、低温飘设计。同时对轴上、轴外像差进行了良好的校正，具有较好的成像质量，如图2至图4所示。

本实施例中，所述光学系统的焦距为

本实施例中，所述第一透镜满足关系式：2.0≤

本实施例中，各镜片之间的轴上距离满足以下关系，第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为：3.0~3.5mm；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：0.5~1.0mm；第四透镜与第五透镜为胶合片，空气间隔为0mm；第五透镜与第六透镜的空气间隔为：0.1~0.5mm。在满足成像要求的情况下，减小各镜片间的距离，有利于镜头的光学总长。

本实施例中，所述第二透镜以及第六透镜的非球面曲线方程表达式为：

其中，Z为非球面沿光轴方向在高度为h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；

本实施例中，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≤15.0。所述光学系统的像高H与光学系统的焦距f之间满足：H/f≥1.0。

本实施例中，位于第六透镜的像方侧还设置有滤光片L8。

本实施例中，光学系统实现的技术指标如下：

（1）焦距：1.0≤EFFL≤2.0mm；

（2）光圈F≤2.0；

（3）视场角：2w≥200°；

（4）工作波段：可见光波段。

本实施例中，为实现上述设计参数，光学系统所采用的具体设计见下表：

。

本实施例的光学系统的各非球面透镜的非球面系数如下表：

。

本实施例中，光学系统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，在满足镜头成像性能要求的同时，满足小体积、200°超广角成像的要求。

一种超广角高清环视摄像镜头的成像方法，一种超广角高清环视摄像镜头，光线从物方到像方依次通过第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜、滤光片后在像面进行成像。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出不同形式的超广角高清环视摄像镜头并不需要创造性的劳动，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。