一種高清車載魚眼鏡頭的製作方法

2023-04-22 18:43:06

【技術領域】

本發明涉及一種高清車載魚眼鏡頭。

背景技術：

魚眼鏡頭是一種極端的廣角鏡頭，也稱為全景鏡頭。魚眼鏡頭通過引入桶形畸變，強行的壓縮大範圍空間，從而獲得視角大於180°，甚至達到270°以上的超廣角成像，因此魚眼鏡頭在對視場要求較高的監控設備中得的廣泛運用。隨著汽車工業的發展，考慮到駕駛的安全性，目前的汽車都安裝了1個以上的魚眼鏡頭，用於輔助駕駛員倒車和行駛。

從車載監控應用的角度來看，鏡頭的選擇將直接決定影像視頻的質量，若採集到的數據像素不高，後續的處理功能再強大也無法得到高質量的圖片影像。從特性而言，雖然魚眼鏡頭在視場角上提供給客戶無與倫比的享受，但卻也是犧牲了原有監控畫面的形態為前提的，不過，這也是一種合理的現象。

一般的車載監控鏡頭在60°～90°左右，如果監控區域需要更大的範圍，則只能通過幾個攝像鏡頭組合來實現，但這無疑是增加了監控成本，同時，對後端顯示處理和存儲的技術要求也會更高。

本發明正是克服以上不足而開發的高清廣角魚眼車載鏡頭。

技術實現要素：

本發明目的是克服了現有技術的不足，提供一種結構簡單、視場角廣的高清車載魚眼鏡頭，該車載魚眼鏡頭結構緊湊、性價比高，實現畫質高清虛擬成像。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種高清車載魚眼鏡頭，其特徵在於，從物側至像側依次設置有：

具有負曲折力的第一透鏡，所述第一透鏡的像側面為凹面；

具有負曲折力的第二透鏡，所述第二透鏡的像側面為凹面；

具有正曲折力的第三透鏡，所述第三透鏡的像側面為凸面；

孔徑光闌；

具有負曲折力的第四透鏡，所述第四透鏡的像側面為凹面；

具有正曲折力的第五透鏡，所述第五透鏡的像側面為凸面；

濾光片。

如上所述的一種高清車載魚眼鏡頭，其特徵在於，所述高清車載魚眼鏡頭滿足下列關係式：

-5.76<f/f1<-5.73；2.0<imgh/f<2.2；

其中，f為所述高清車載魚眼鏡頭的有效焦距；f1為所述第一透鏡的有效焦距，imgh為成像面上有效像素區域的對角線長度的一半。

如上所述的一種高清車載魚眼鏡頭，其特徵在於，所述高清車載魚眼鏡頭滿足下列關係式：

0.15<f2/f4<0.65；

-1.63<f2/f<-1.23

其中，f2為所述第二透鏡的有效焦距；f4為所述第四透鏡的有效焦距。

如上所述的一種高清車載魚眼鏡頭，其特徵在於，所述高清車載魚眼鏡頭滿足下列關係式：

0.9<dt22/dt31<1.1；

0.9<dt31/dt52<1.1；

其中，dt22為所述第二透鏡的像側面的有效半徑；dt31為所述第三透鏡的物側面的有效半徑；dt52為所述第五透鏡的像側面的有效半徑。

如上所述的一種高清車載魚眼鏡頭，其特徵在於，所述高清車載魚眼鏡頭滿足下列關係式：

ttl/imgh<6.2；

其中，ttl為所述第一透鏡的物側面至成像面的軸上距離。

如上所述的一種高清車載魚眼鏡頭，其特徵在於,所述高清車載魚眼鏡頭滿足下列關係式：

0.02<t34/ttl<0.08；

0<t23/ttl<0.06；

其中，t34為所述第三透鏡和所述第四透鏡的軸上間隔距離；ttl為所述第一透鏡的物側面至成像面的軸上距離；t23為所述第二透鏡和所述第三透鏡的軸上間隔距離。

如上所述的一種高清車載魚眼鏡頭，其特徵在於,所述高清車載魚眼鏡頭滿足下列關係式：

0.65<∑ct/ttl<0.85；

其中，∑ct為所述第一透鏡至所述第五透鏡分別於光軸上的厚度總和；ttl為所述第一透鏡的物側面至成像面的軸上距離。

如上所述的一種高清車載魚眼鏡頭，其特徵在於,所述高清車載魚眼鏡頭滿足下列關係式：

0.4<ct1/ct5<1；

0.45<ct2/ct5<1.1；

其中，ct1為所述第一透鏡在光軸上的中心厚度；ct2為所述第二透鏡在光軸上的中心厚度；ct5為所述第五透鏡在光軸上的中心厚度。

如上所述的一種高清車載魚眼鏡頭，其特徵在於,所述高清車載魚眼鏡頭滿足下列關係式：

-0.5<r1/r2<0；

其中，r1為所述第一透鏡的物側面的曲率半徑；r2為所述第二透鏡的物側面的曲率半徑。

如上所述的一種高清車載魚眼鏡頭，其特徵在於,所述第三透鏡的物側面為凸面，所述第四透鏡的物側面為凹面。

與現有技術相比，本發明有如下優點：

1、所述的高清車載魚眼鏡頭能夠實現超廣角，具有較長的景深，拍攝範圍較廣；且有效修正各種像差，相對照度平滑，成像品質好；視場角可達197°，像面大小為5.5mm的130萬像素高清車載魚眼鏡頭。

2、所述的高清車載魚眼鏡頭系統長度短，使其可以小型化。

3、本發明中的透鏡利於加工，可以降低高清車載魚眼鏡頭的生產成本。

【附圖說明】

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細說明，其中：

圖1是本發明的高清車載魚眼鏡頭的結構示意圖；

圖2是實施例的高清車載魚眼鏡頭的倍率色差圖(mm)；

圖3是實施例的高清車載魚眼鏡頭的軸上色差圖(mm)、像散圖(mm)和畸變圖(mm)；

圖4是實施例的高清車載魚眼鏡頭的相對照度圖(mm)；

圖5是實施例的高清車載魚眼鏡頭的調製傳遞函數mtf曲線圖(mm)。

【具體實施方式】

下面結合附圖對本發明作進一步描述：

本發明中所涉及的透鏡的物側面指透鏡朝向物側的表面，像側面指透鏡朝向像側的表面。

如圖1至圖5所示的一種高清車載魚眼鏡頭，由物側至像側依次包括：

具有負曲折力的第一透鏡l1，該第一透鏡l1的像側面s2為凹面；

具有負曲折力的第二透鏡l2，該第二透鏡l2的像側面s4為凹面；

具有正曲折力的第三透鏡l3，該第三透鏡l3的像側面s6為凸面；

孔徑光闌l7；

具有負曲折力的第四透鏡l4，該第四透鏡l4的像側面s8為凹面；

具有正曲折力的第五透鏡l5，該第五透鏡l5的像側面s10為凸面；

濾光片l6；

該高清車載魚眼鏡頭滿足下列關係式：

-5.76<f/f1<-5.73；2.0<imgh/f<2.2；

其中，f為該高清車載魚眼鏡頭的有效焦距；f1為該第一透鏡l1的有效焦距，imgh為成像面s13上有效像素區域的對角線長的一半。

滿足上述配置的高清車載魚眼鏡頭能夠實現超廣角，具有較長的景深，拍攝範圍較廣；且有效修正各種像差，使得相對照度平滑；同時有利於縮短超廣角攝像鏡頭的系統長度，保證其小型化。

較佳地，該高清車載魚眼鏡頭滿足下列關係式：

0.15<f2/f4<0.65；

-1.63<f2/f<-1.23

其中，f2為該第二透鏡l2的有效焦距；f4為該第四透鏡l4的有效焦距。

滿足上式要求的高清車載魚眼鏡頭能夠修正像差和色差，提高超高清車載魚眼鏡頭的成像品質。

較佳地，該高清車載魚眼鏡頭滿足下列關係式：

0.9<dt22/dt31<1.1；

0.9<dt31/dt52<1.1；

其中，dt22為該第二透鏡l2的像側面s4的有效半徑；dt31為該第三透鏡l3的物側面s5的有效半徑；dt52為該第五透鏡l5的像側面s10的有效半徑。

滿足上式要求的高清車載魚眼鏡頭能夠調整各視場的光線入射角度，有效避免全反射，進一步提升高清車載魚眼鏡頭的成像品質。

較佳地，該高清車載魚眼鏡頭滿足下列關係式：

ttl/imgh<6.2；

其中，ttl為該第一透鏡l1的物側面s1至該成像面s13的軸上距離。

滿足上式要求的高清車載魚眼鏡頭有利於進一步縮短高清車載魚眼鏡頭的系統長度，實現高清車載魚眼鏡頭的小型化。

較佳地，該高清車載魚眼鏡頭滿足下列關係式：

0.02<t34/ttl<0.08；

0<t23/ttl<0.06；

其中，t34為該第三透鏡l3和該第四透鏡l4的軸上間隔距離；ttl為該第一透鏡l1的物側面s1至該成像面s13的軸上距離；t23為該第二透鏡l2和該第三透鏡l3的軸上間隔距離。

滿足上式要求的高清車載魚眼鏡頭能夠提升高清車載魚眼鏡頭的通光量，相對照度較平滑，邊緣無突降。

較佳地，該高清車載魚眼鏡頭滿足下列關係式：

0.65<∑ct/ttl<0.85；

其中，∑ct為所述第一透鏡l1至所述第五透鏡l5分別於光軸上的厚度總和；ttl為該第一透鏡l1的物側面s1至該成像面s13的軸上距離。

滿足上式要求的高清車載魚眼鏡頭能夠進一步保證高清車載魚眼鏡頭的系統長度短，滿足高清車載魚眼鏡頭的小型化要求。

較佳地，該高清車載魚眼鏡頭滿足下列關係式：

0.4<ct1/ct5<1；

0.45<ct2/ct5<1.1；

其中，ct1為該第一透鏡l1在光軸上的中心厚度；ct2為該第二透鏡l2在該光軸上的中心厚度；ct5為該第五透鏡l5在該光軸上的中心厚度。

滿足上式要求的高清車載魚眼鏡頭能夠使透鏡厚度均勻，降低高清車載魚眼鏡頭的敏感性，有利於加工。

較佳地，該高清車載魚眼鏡頭滿足下列關係式：

-0.5<r1/r2<0；

其中，r1為該第一透鏡l1的物側面s6的曲率半徑；r2為該第二透鏡l2的物側面s3的曲率半徑。

滿足上式要求的高清車載魚眼鏡頭可使透鏡易於加工，進而降低高清車載魚眼鏡頭的生產成本，滿足高清車載魚眼鏡頭的低成本要求。

較佳地，該第三透鏡l3的物側面s5為凸面，該第四透鏡l4的物側面s7為凹面。

滿足上式要求的高清車載魚眼鏡頭能夠進一步修正像差，提高高清車載魚眼鏡頭的成像品質。

成像時，光線穿過上述五片透鏡後經過具有物側表面s11及像側表面s12的濾光片l6後成像於成像面s13。

在本實施方式中，第二透鏡l2、第三透鏡l3、第四透鏡l4及第五透鏡l5都為非球面透鏡。

所述的第二透鏡l2、第三透鏡l3、第四透鏡l4和第五透鏡l5的非球面表面形狀滿足以下方程：，在公式中，參數c為半徑所對應的曲率，y為徑向坐標，其單位和透鏡長度單位相同，k為圓錐二次曲線係數；當k係數小於-1時，透鏡的面形曲線為雙曲線，當k係數等於-1時，透鏡的面形曲線為拋物線；當k係數介於-1到0之間時，透鏡的面形曲線為橢圓，當k係數等於0時，透鏡的面形曲線為圓形，當k係數大於0時，透鏡的面形曲線為扁圓形；α1至α8分別表示各徑向坐標所對應的係數。

下面是本發明一種高清高清車載魚眼鏡頭的參數設計案例：

表1為高清車載魚眼鏡頭的結構參數表

表1

表2為第二透鏡l2和第三透鏡l3的各非球面失高sag與半徑r的比值範圍

表2

表3為第四透鏡l4和第五透鏡l5的各非球面失高sag與半徑r的比值範圍

表3。