适用于行车记录仪的小体积前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，特别是一种适用于行车记录仪的小体积前视摄像镜头及其成像方法。

背景技术

车载前视摄像系统是一种汽车安全技术,车载前视摄像模组作为该系统的硬件终端发挥了重要作用。车载前视摄像系统主要可分为两种:一是用于记录行车轨迹,并在交通事故发生后作为责任判定的重要依据之一，即行车记录仪;二是用于辅助驾驶,它能防止汽车在行驶过程中发生车道偏离和避免碰撞道路上的行人等,从而有效减少交通事故的发生。现有的行车记录仪多安装于车内，由于车内空间有限因此行车记录仪体积越小越好，因此作为组成部分的摄像头也应减小体积，否则不利于镜头集成以及行车记录仪体积减小。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种适用于行车记录仪的小体积前视摄像镜头及其成像方法，在实现清晰成像的同时，具有较小的外形尺寸。

本发明采用以下方案实现：一种适用于行车记录仪的小体积前视摄像镜头，所述镜头的光学系统由沿光线入射光路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；第一透镜为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；第二透镜为弯月负透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；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；第五透镜为弯月负透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；第六透镜为弯月正透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面，第四透镜与第五透镜密接成胶合透镜组。

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、第六透镜的焦距分别为ｆ

进一步的，第一透镜满足关系式：1.5≤N

进一步的，第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为：2.5~3.0mm；第二透镜与第三透镜的空气间隔为：0.1~0.5mm；第三透镜与光阑的空气间隔为：0.5~1.0mm；光阑与第四透镜之间的空气间隔为：1.1~1.5mm；第四透镜与第五透镜的空气间隔为0mm；第五透镜与第六透镜的空气间隔为：0.5~1.0mm。

进一步的，第一透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜为玻璃球面透镜，第二透镜、六透镜为玻璃非球面透镜。

进一步的，所述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≤5.8。

进一步的，所述光学系统的F数≤2.0。

进一步的，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。

进一步的，所述第六透镜的后侧设置有IR滤光片和保护玻璃。

本发明另一技术方案：一种如上所述适用于行车记录仪的小体积前视摄像镜头，光线依次经第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、IR滤光片和保护玻璃后成像。

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120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前景象进行监控；

（2）通过合理的搭配各光学透镜，使得系统结构紧凑合理，镜头总长小于17毫米，外径小于4.3毫米，保证摄像组的光学性能的同时减小镜头的整体尺寸，同时公差敏感度低，更适合大规模高良率生产；

（3）采用全玻璃透镜结构，具有较高的环境稳定性，同时高温和低温时对焦面位移做出较好的补偿，具备较高的复杂环境适应性；

（4）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。

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例光学系统结构示意图；

图2是本发明实施例全工作波段轴向色差图；

图3是本发明实施例全工作波段垂轴色差图；

图4是本发明实施例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-IR滤光片；L8-保护玻璃；IMA-成像面。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1~4所示，一种适用于行车记录仪的小体积前视摄像镜头，所述镜头的光学系统由沿光线入射光路依次设置的第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、光阑、第四透镜L4、第五透镜L5以及第六透镜L6构成，光学系统的光阑位于第三透镜后侧；在不考虑非球面系数造成的反曲的情况下，第一透镜为弯月负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；第二透镜为弯月负透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；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；第五透镜为弯月负透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；第六透镜为弯月正透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面，第四透镜与第五透镜密接成胶合透镜组。

其中非球面玻璃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小体积、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。

在本实施例中，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、第六透镜的焦距分别为ｆ

在本实施例中，第一透镜满足关系式：1.5≤N

在本实施例中，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：2.5~3.0mm；第二透镜与第三透镜的空气间隔为：0.1~0.5mm；第三透镜与光阑的空气间隔为：0.5~1.0mm；光阑与第四透镜之间的空气间隔为：1.1~1.5mm；第四透镜与第五透镜的空气间隔为0mm；第五透镜与第六透镜的空气间隔为：0.5~1.0mm。

在本实施例中，透镜由玻璃材料制成，第一透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜为玻璃球面透镜，第二透镜、六透镜为玻璃非球面透镜。

在本实施例中，所述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≤5.8。

在本实施例中，所述光学系统的F数≤2.0。

在本实施例中，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。

在本实施例中，所述第六透镜的后侧设置有IR滤光片L7和保护玻璃L8。

本实施例光学系统实现的技术指标如下：

（1）焦距：2.0≤EFFL≤3.0mm；

（2）光圈F≤2.0；

（3）视场角：2w≥120°；

（4）工作波段：可见光。

为实现上述设计参数，本实施例光学系统所采用的具体设计见下表：

在本实施例中，第二透镜、第六透镜均为非球面透镜，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，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。

一种如上所述适用于行车记录仪的小体积前视摄像镜头，光线依次经第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、IR滤光片和保护玻璃后在像面上成像，光线还经过第三透镜和第四透镜之间的光阑。

上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。

本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。