光学成像镜头的制作方法

本发明涉及成像镜头技术领域，特别涉及一种光学成像镜头。

背景技术：

高级驾驶辅助系统（adas）主要通过摄像头识别车辆外侧的全方位状况和道路信息，可以辅助驾驶员判断路面情况，从而帮助驾驶员做出正确的驾驶行为，减少因视觉原因带来的不当操作，使得车辆的运行更加稳定、可靠、安全，在一定程度上减少事故的发生。

随着汽车智能化的发展，adas已经成为汽车的标配，而摄像头在adas的应用中有着举足轻重的地位，通过前视、后视、环视等摄像头，可以获取车辆内外的全方位信息。为了适应自动驾驶等应用场合的需要，在复杂多变的道路条件下，不仅需要关注车辆前方近距离的目标及道路情况，还需要关注远处的目标，尤其是车辆前方100～200米距离的信息；为了获取远距离的感知，要求镜头具有长焦特性且在小视角范围内成像要清晰。

然而，现有市场上大部分的小角度镜头普遍存在镜头像素低，镜头孔径较小等缺点，导致镜头对远距离的目标识别性差，无法满足adas的使用需求。

技术实现要素：

基于此，本发明的目的是提供一种大孔径、小畸变、长焦距的光学成像镜头，以满足adas中的特殊成像需求。

本发明实施例通过以下技术方案实现上述目的。

本发明提供一种光学成像镜头，沿光轴从物侧到成像面依次包括：

具有负光焦度的第一透镜，所述第一透镜的物侧面为凹面；

具有正光焦度的第二透镜，所述第二透镜的物侧面为凸面，所述第二透镜的像侧面为凹面或平面；

具有正光焦度的第三透镜，所述第三透镜的物侧面和像侧面均为凸面；

具有正光焦度的第四透镜，所述第四透镜的物侧面和像侧面均为凸面；

具有负光焦度的第五透镜，所述第五透镜的物侧面和像侧面均为凹面，且所述第四透镜和所述第五透镜组成胶合透镜组；

具有正光焦度的第六透镜，所述第六透镜的物侧面为凸面；

具有负光焦度的第七透镜，所述第七透镜的物侧面和像侧面均为凹面；

以及位于所述第一透镜与所述第三透镜之间的光阑；

其中，所述光阑之前的透镜组成第一群组，所述光阑与所述第四透镜之间的透镜组成第二群组，所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜以及所述第七透镜组成第三群组；所述光学成像镜头的焦距f>12mm。

相较现有技术，本发明提供的光学成像镜头采用七片具有特定形状及屈折力的镜片，使得该光学成像镜头具有大于12mm的长焦性能，以及畸变小、成像品质高等优点，从而能够实现远距离的高清成像，同时该光学成像镜头还具有大孔径的特性，能够满足较暗环境的成像需求。

附图说明

本发明的上述和/或附加方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明第一实施例中光学成像镜头的结构示意图；

图2为本发明第一实施例中光学成像镜头的f-θ畸变图；

图3为本发明第一实施例中光学成像镜头的轴向色差图；

图4为本发明第二实施例中光学成像镜头的结构示意图；

图5为本发明第二实施例中光学成像镜头的f-θ畸变图；

图6为本发明第二实施例中光学成像镜头的轴向色差图；

图7为本发明第三实施例中光学成像镜头的结构示意图；

图8为本发明第三实施例中光学成像镜头的f-θ畸变图；

图9为本发明第三实施例中光学成像镜头的轴向色差图；

图10为本发明第四实施例中光学成像镜头的结构示意图；

图11为本发明第四实施例中光学成像镜头的f-θ畸变图；

图12为本发明第四实施例中光学成像镜头的轴向色差图；

图13为本发明第五实施例中光学成像镜头的结构示意图；

图14为本发明第五实施例中光学成像镜头的f-θ畸变图；

图15为本发明第五实施例中光学成像镜头的轴向色差图；

图16为本发明第一实施例中光学成像镜头在常温20℃时的中心视场的离焦曲线；

图17为本发明第一实施例中光学成像镜头在高温125℃时的中心视场的离焦曲线；

图18为本发明第一实施例中光学成像镜头在低温-40℃时的中心视场的离焦曲线；

图19为本发明提供的中心视场的边缘光线的线路示意图。

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。

本发明提供一种大孔径、小畸变、具有热补偿性能的光学成像镜头，所述光学成像镜头沿光轴从物侧到成像面依次包括：

具有负光焦度的第一透镜，所述第一透镜的物侧面为凹面，所述第一透镜的像侧面为凹面或凸面；

具有正光焦度的第二透镜，所述第二透镜的物侧面为凸面，所述第二透镜的像侧面为凹面或平面；

具有正光焦度的第三透镜，所述第三透镜的物侧面和像侧面均为凸面；

具有正光焦度的第四透镜，所述第四透镜的物侧面和像侧面均为凸面；

具有负光焦度的第五透镜，所述第五透镜的物侧面和像侧面均为凹面，且所述第四透镜和所述第五透镜组成胶合透镜组；

具有正光焦度的第六透镜，所述第六透镜的物侧面为凸面，所述第六透镜的像侧面为凹面或凸面；

具有负光焦度的第七透镜，所述第七透镜的物侧面和像侧面均为凹面；

以及位于所述第一透镜与所述第三透镜之间的光阑；

其中，所述光阑之前的透镜组成第一群组，所述光阑与所述第四透镜之间的透镜组成第二群组，所述第四透镜、所述第五透镜、所述第六透镜以及所述第七透镜组成第三群组；所述光学成像镜头的焦距f>12mm。

在一些实施方式中，所述光学成像镜头满足以下条件式：

-100mm*℃＜f3/(dn/dt)3+f4/(dn/dt)4＜-30mm*℃；（1）

其中，f3表示所述第三透镜的焦距，f4表示所述第四透镜的焦距，(dn/dt)3表示所述第三透镜的温度折射率系数，(dn/dt)4表示所述第四透镜的温度折射率系数。

满足上述条件式（1），第三透镜、第四透镜均为正透镜且通过控制其温度折射率系数，可以有效补偿温度变化带来的后焦偏移和解像力下降，将镜头的后焦偏移控制在±2μm内，解像力下降量控制在8%以内，有效提高镜头的温度稳定性能，使镜头在高低温环境中保持高解像能力。

在一些实施方式中，所述第一群组具有负光焦度，且所述第一群组满足以下条件式：

-5.5mm/°＜fq1/ωst＜0mm/°；（2）

其中，fq1表示所述第一群组的焦距，ωst表示所述光学成像镜头的中心视场的边缘光线在光阑处的入射角，中心视场的边缘光线的线路示意图可参见图19所示。

满足上述条件式（2），通过控制进入光阑的边缘光线的入射角度，可以有效减小镜头前端的口径，并可以扩大光瞳半径，更好地实现成像系统的大孔径效果。

在一些实施方式中，第二透镜为非球面透镜，并且第二透镜满足条件式：

0＜f2/r3＜5；（3）

其中，f2表示第二透镜的焦距，r3表示第二透镜的物侧面的曲率半径。

满足上述条件式（3），通过合理控制第二透镜的非曲面面型及焦距，能够有效控制镜头的光学畸变，降低所拍摄物体的变形程度，有效提高成像质量。

在一些实施方式中，所述第一群组满足以下条件式：

0＜fq1/r1＜5；（4）

其中，fq1表示第一群组的焦距，r1表示第一透镜的物侧面的曲率半径。

满足上述条件式（4），能有效提高镜头的相对照度，若fq1/r1的值超过上限，则会增加镜片的加工难度，降低良率；若fq1/r1的值超过下限，则会导致所述成像镜头的相对照度过低，造成所拍摄图片的边缘亮度降低甚至产生暗角。

在一些实施方式中，所述第二群组具有正光焦度，且所述第二群组满足以下条件式：

0mm/°＜fq2/ωex＜4mm/°；（5）

其中，fq2表示第二群组的焦距，ωex表示第三透镜的像侧面的边缘视场光线的出射角。

满足上述条件式（5），能有效减小第二群组的出射光线与系统光轴的夹角，使光线以较小的角度入射第三群组，可以有效降低第三群组的公差敏感度，提高镜头的组装良率，降低成本。

在一些实施方式中，所述光学成像镜头满足以下条件式：

0.3＜f3/r6+f4/r7＜1；（6）

其中，f3表示所述第三透镜的焦距，f4表示所述第四透镜的焦距，r6表示所述第三透镜的像侧面的曲率半径，r7表示所述第四透镜的物侧面的曲率半径。

满足上述条件式（6），能有效避免第三群组的镜片反射光线在第三透镜的像侧面产生鬼影，降低鬼影在成像面的产生，有效提高所述成像镜头的成像质量。

在一些实施方式中，为了有效矫正所述成像系统的场曲，所述光学成像镜头满足以下条件式：

-0.5＜f6/r10-f7/r12＜1；（7）

-2.5mm＜f6/f7*ct67＜-0.5mm；（8）

其中，f6表示所述第六透镜的焦距，f7表示所述第七透镜的焦距，r10表示所述第六透镜的物侧面的曲率半径，r12表示所述第七透镜的物侧面的曲率半径，ct67表示所述第六透镜和所述第七透镜在光轴上的空气间隔。

在一些实施方式中，所述光学成像镜头满足以下条件式：

12mm<f<16mm；（9）

0.3＜f/ttl＜0.5；（10）

3mm²/°＜ih/θ*f＜4mm²/°；（11）

其中，f表示所述光学成像镜头的焦距，ttl表示所述光学成像镜头的光学总长度，θ表示所述光学成像镜头的半视场角，ih表示所述光学成像镜头在对应半视场角θ处的真实像高。

满足上述条件式（9）至（10），可以保证所述成像镜头具有足够大的焦距，可以增大所述成像镜头的拍摄距离，使镜头可以拍摄更远距离的物体；同时还满足条件式（11），可以使所述成像镜头在较小的视场角下具有更大的成像面，进而使所拍摄的图片能够包含更多细节，使成像更清晰，有效提高所述成像镜头的成像质量。

在一些实施方式中，所述光学成像镜头满足以下条件式：

1＜d1/dst＜1.3；（12）

其中，d1表示所述第一透镜的有效口径，dst表示所述光阑的有效口径。

满足上述条件式（12），可以缩小所述成像镜头的前端口径，减小镜头的体积，使镜头头部向前延伸，避免视场角被相机其它部件遮挡。

在一些实施方式中，所述光学成像镜头满足：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜均为玻璃透镜。

在一些实施方式中，所述光学成像镜头满足：第二透镜、第七透镜为玻璃非球面透镜，第一透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜为玻璃球面透镜。

满足上述配置有利于保证所述光学成像镜具有大孔径、小畸变、高像素的性能，同时可以提高远景物体的成像能力。

本发明中各个实施例中所述光学成像镜头的非球面的表面形状均满足下列方程：

，

其中，z表示曲面离开曲面顶点在光轴方向的距离，c表示曲面顶点的曲率，k表示二次曲面系数，h表示光轴到曲面的距离，b、c、d、e和f分别表示四阶、六阶、八阶、十阶和十二阶曲面系数。

在以下各个实施例中，所述光学成像镜头中的各个透镜的厚度、曲率半径、材料选择部分有所不同，具体不同可参见各实施例的参数表。

第一实施例

请参阅图1，所示为本发明第一实施例提供的光学成像镜头100的结构示意图，该光学成像镜头100沿光轴从物侧到成像面依次包括：第一透镜l1，第二透镜l2，光阑st，第三透镜l3，第四透镜l4，第五透镜l5，第六透镜l6，第七透镜l7，以及滤光片g1。其中光阑st前的第一透镜l1和第二透镜l2组成第一群组q1，光阑st后的第三透镜l3组成第二群组q2，第四透镜l4、第五透镜l5、第六透镜l6以及第七透镜l7组成第三群组q3。

第一透镜l1具有负光焦度，第一透镜的物侧面s1为凹面，第一透镜的像侧面s2接近平面，第一透镜l1是玻璃球面透镜。

第二透镜l2具有正光焦度，第二透镜的物侧面s3为凸面，第二透镜的像侧面s4为凹面，第二透镜l2是玻璃非球面透镜。

第三透镜l3具有正光焦度，第三透镜的物侧面s5和像侧面s6均为凸面，第三透镜l3是玻璃球面透镜。

第四透镜l4具有正光焦度，第四透镜的物侧面s7和像侧面s8均为凸面。

第五透镜l5具有负光焦度，第五透镜的物侧面s8和像侧面s9均为凹面，且第四透镜l4和第五透镜l5胶合为粘合体并且均为玻璃球面透镜。

第六透镜l6具有正光焦度，第六透镜的物侧面s10和像侧面s11均为凸面，第六透镜l6是玻璃球面透镜。

第七透镜l7具有负光焦度，第七透镜的物侧面s12和像侧面s13均为凹面，第七透镜l7是玻璃非球面透镜。

光阑st设于第二透镜l2与第三透镜l3之间。

本发明第一实施例中提供的光学成像镜头100中各个镜片的相关参数如表1-1所示。

本实施例的各透镜非球面的参数如表1-2所示。

在本实施例中，光学成像镜头100的畸变曲线和轴向色差曲线图分别如图2、图3所示。由图2可以看出，本实施例所述成像系统在全视场内的f-θ畸变约在0.5%以内，说明光学成像镜头100在工作视场范围内几乎不存在像面弯曲的现象，表明所述成像镜头具有高清的解像能力。由图3可以看出，本实施例中光学成像镜头100的单波长的轴向色差最大不超过0.025mm，两个不同波长之间的差值不超过0.03mm，说明光学成像镜头100在光瞳边缘位置的轴向色差得到良好的矫正。

第二实施例

请参阅图4，所示为本实施例提供的一种光学成像镜头200的结构图。本实施例当中的光学成像镜头200与第一实施例当中的光学成像镜头100大抵相同，不同之处在于，本实施例当中的光学成像镜头200的光阑st设于第一透镜l1与第二透镜l2之间，第一透镜l1组成第一群组q1，第二透镜l2和第三透镜l3组成第二群组q2，第一透镜的像侧面s2为凸面，第六透镜l6的像侧面s11为凹面，以及各透镜的曲率半径、材料选择不同，具体各个透镜的相关参数参见表2-1所示。

本实施例的各透镜非球面的参数如表2-2所示。

在本实施例中，光学成像镜头200的畸变和轴向色差曲线图分别如图5、图6所示。由图5可以看出，本实施例所述成像系统在全视场角内的f-θ畸变约在0.3%以内，表明所述光学成像镜头200具有高清的解像能力。图6可以看出，本实施例所述成像镜头的单波长的轴向色差最大不超过0.015mm，两个不同波长之间的差值不超过0.02mm，说明所述光学成像镜头200在光瞳边缘位置的轴向色差得到良好的矫正。

第三实施例

请参阅图7，所示为本实施例提供的一种光学镜头300的结构图。本实施例当中的光学镜头300与第一实施例当中的光学镜头100大抵相同，不同之处在于，本实施例当中的光学镜头300的光阑st设于第一透镜l1与第二透镜l2之间，第一透镜l1组成第一群组q1，第二透镜l2和第三透镜l3组成第二群组q2，第一透镜的像侧面s2为凹面，以及各透镜的曲率半径、材料选择不同，具体各个透镜的相关参数参见表3-1所示。

本实施例的各透镜非球面的参数如表3-2所示。

在本实施例中，其畸变和轴向色差分别如图8、图9所示。由图8可以看出本实施例所述成像系统在全视场内的f-θ畸变约在1.5%以内，表明所述光学成像镜头300具有高清的解像能力。由图9可以看出，本实施例所述成像镜头的单波长的轴向色差最大不超过0.025mm，两个不同波长之间的差值不超过0.025mm，说明所述光学成像镜头300在光瞳边缘位置的轴向色差得到良好的矫正。

第四实施例

请参阅图10，所示为本实施例提供的一种光学镜头400的结构图。本实施例当中的光学镜头400与第一实施例当中的光学镜头100大抵相同，不同之处在于，本实施例当中的光学镜头400的的光阑st设于第一透镜l1与第二透镜l2之间，第一透镜l1组成第一群组q1，第二透镜l2和第三透镜l3组成第二群组q2，第一透镜的像侧面s2为凹面，第六透镜l6的像侧面s11为凹面，以及各透镜的曲率半径、材料选择不同，具体各个透镜的相关参数参见表4-1所示。

本实施例的各透镜非球面的参数如表4-2所示。

在本实施例中，其畸变和轴向色差分别如图11、图12所示。由图11可以看出本实施例所述成像系统在全视场内的f-θ畸变约在0.5%以内，表明所述光学成像镜头400具有高清的解像能力。由图12可以看出，本实施例所述成像镜头的单波长的轴向色差最大不超过0.025mm，两个不同波长之间的差值不超过0.025mm，说明所述光学成像镜头400在光瞳边缘位置的轴向色差得到良好的矫正。

第五实施例

请参阅图13，所示为本实施例提供的一种光学镜头500的结构图。本实施例当中的光学镜头500与第一实施例当中的光学镜头100大抵相同，不同之处在于，本实施例当中的光学镜头500的的光阑st设于第一透镜l1与第二透镜l2之间，第一透镜l1组成第一群组q1，第二透镜l2和第三透镜l3组成第二群组q2，第一透镜的像侧面s2为凹面，第六透镜l6的像侧面s11为凹面，以及各透镜的曲率半径、材料选择不同，具体各个透镜的相关参数参见表5-1所示。

本实施例的各透镜非球面的参数如表5-2所示。

在本实施例中，其畸变和轴向色差分别如图14、图15所示。由图14可以看出本实施例所述成像系统在在全视场内的f-θ畸变约在-0.3%以内，表明所述光学成像镜头500具有高清的解像能力。由图15可以看出，本实施例所述成像镜头的单波长的轴向色差最大不超过0.025mm，两个不同波长之间的差值不超过0.025mm，说明所述光学成像镜头500在光瞳边缘位置的轴向色差得到良好的矫正。

表6是上述5个实施例及其对应的光学特性，包括视场角2θ、光圈数f#和光学总长ttl，以及与前面每个条件式对应的数值。

进一步地，本发明实施例提供的光学成像镜头可以有效的矫正温度变化导致的光学后焦偏移和解像力下降的问题。以所述第一实施例提供的光学成像镜头100为例，如图16、图17、图18所示，为本发明第一实施例提供的光学成像镜头100分别在常温20℃、高温125℃以及低温-40℃时的中心视场的离焦曲线，从图中可以看出：以常温20℃为基准，光学成像镜头100在高温125℃时，所述成像系统的后焦偏移量约为+2.0μm，mtf下降量约小于3.5%；在低温-40℃时，所述成像系统的后焦偏移量约为-1.5μm，mtf下降量约小于3.0%。其它实施例中所提供的光学成像镜头在高低温条件下的后焦偏移量以及mtf下降量也较小，由此可以看出所述光学成像镜头可以很好的矫正温度带来的后焦偏移，且mtf下降量较小，有效保证了镜头在高低温环境下的成像质量，大幅提高了镜头的热稳定性。

综上所述，本发明提供的光学成像镜头中，第一群组q1具有负光焦度，可以有效减小镜头前端的口径，并可以扩大光瞳半径，实现成像系统的大孔径成像效果；通过控制第一透镜l1物侧面的曲率半径，可以有效提高所述成像镜头的相对照度；第二透镜l2为非球面透镜，主要用于矫正畸变；第三透镜l3和第四透镜l4均为具有正光焦度的透镜，并且选用特定的温度折射率系数的镜片，配合第三透镜l3和第四透镜l4的焦距，可以达到有效补偿热漂移的效果；并且第三透镜l3可以有效减小出射光线的出射角，便于减小后端镜片的公差敏感度；第四透镜l4和第五透镜l5组成粘合体且正负透镜的阿贝数vd差值大于40，可以有效矫正色差；第六透镜l6和第七透镜l7相互配合，可以有效矫正场曲；第七透镜l7为非球面透镜，能起到消除像差和控制主光线的出射角度的作用，有效提高成像系统的解像力，使成像系统满足更高的像素要求。各个透镜均为玻璃镜片可以使得所述镜头具有较好的热稳定性能以及机械强度，利于在极端环境下工作。各个透镜均为玻璃镜片可以使得所述镜头具有较好的热稳定性能以及机械强度，利于在极端环境下工作。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。