一种光学成像镜片的制作方法

本实用新型涉及光学成像领域，更具体地涉及一种光学成像镜片。

背景技术：

激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。激光雷达的光敏传感器可以将获取到的光脉冲信号转变为电信号，基于比较器获取该电信号对应的时间信息，从而得到激光雷达与目标物之间的距离信息。

目前的雷达测距或探测系统，一般采用相干探测或直接信号探测：相干探测一般利用激光偏振特性，利用出射光和回光相干涉探测，该方案要保证回光偏振特性，需要较多的偏振单元，光源及信号需要调制和解调等，成本高昂，且适用于微弱信号远距离探测；直接探测多采用收发轴分离的系统结构，该方案需要较多的镜片结构。

在雷达测距或探测系统以及其他光学系统中需要使用各种光学成像镜片，目前光学成像镜片轴上像差和离轴像差较差，激光准直特性也需要进一步的改进。

技术实现要素：

本实用新型为了实现对目前存在的问题，提供了一种光学成像镜片，包括：

相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面均为凸面；

其中，所述第一表面和所述第二表面在水平面上的投影的直径为 20mm-35mm，所述第一表面和所述第二表面之间的最远距离为 8mm-12mm。

可选地，所述光学成像镜片的有效焦距为25mm-35mm。

可选地，所述第一表面和所述第二表面均为非球面。

可选地，所述第一表面和所述第二表面均为偶次非球面。

可选地，所述第一表面凸起的高度大于所述第二表面凸起的高度。

可选地，所述光学成像镜片包括设置于所述第一表面和所述第二表面之间的圆柱形结构。

可选地，以穿过所述第一表面和所述第二表面在水平面上的投影的圆心并垂直于水平面的方向为Y轴方向，在朝向所述第一表面的方向上、以距离所述第二表面最低点1.5mm-2.5mm并且平行与水平面的方向为X轴方向建立坐标系，其中，所述第一表面到X轴的距离为2mm-9mm，并且该距离在0.6mm-1mm范围内波动，和/或所述第二表面到X轴的距离为0.9mm-1.4mm，并且该距离在0.5mm-1 mm范围内波动。

可选地，在所述坐标系中，Y1为所述第一表面的凸起最远距离的坐标，其中Y2为所述第一表面的凸起最近距离的坐标，其中Y4 为所述第二表面的凸起最远距离的坐标，其中Y3为所述第一表面的凸起最近距离的坐标。

可选地，当X＝-5.000时，Y1＝7.7102，Y2＝6.9214，Y3＝-1.5941， Y4＝-2.3690；

当X＝-4.000时，Y1＝8.0741，Y2＝7.2399，Y3＝-1.5758，Y4＝-2.3873；

当X＝-3.000时，Y1＝8.0697，Y2＝7.4142，Y3＝-1.5077，Y4＝-2.3818；

当X＝-2.000时，Y1＝8.3714，Y2＝7.4171，Y3＝-1.5277，Y4＝-2.4280；

当X＝-1.000时，Y1＝8.4563，Y2＝7.6679，Y3＝-1.6850，Y4＝-2.4304；

当X＝0.000时，Y1＝8.4592，Y2＝7.6020，Y3＝-1.6201，Y4＝-2.3356；

当X＝1.000时，Y1＝8.2934，Y2＝7.6400，Y3＝-1.5917，Y4＝-2.3227；

当X＝2.000时，Y1＝8.2468，Y2＝7.3987，Y3＝-1.6050，Y4＝-2.4882；

当X＝3.000时，Y1＝8.1292，Y2＝7.3196，Y3＝-1.5426，Y4＝-2.3082；

当X＝4.000时，Y1＝8.0124，Y2＝7.1764，Y3＝-1.5284，Y4＝-2.2605；

当X＝5.000时，Y1＝7.6641，Y2＝6.9425，Y3＝-1.5704，Y4＝-2.3410。

可选地，当X＝-10.000时，Y1＝5.6454，Y2＝4.8182，Y3＝-1.3218， Y4＝-2.1221；

当X＝-9.000时，Y1＝6.2180，Y2＝5.3983，Y3＝-1.3861，Y4＝-2.2611；

当X＝-8.000时，Y1＝6.7093，Y2＝5.8610，Y3＝-1.3565，Y4＝-2.2051；

当X＝-7.000时，Y1＝7.1274，Y2＝6.2197，Y3＝-1.5462，Y4＝-2.3595；

当X＝-6.000时，Y1＝7.1274，Y2＝6.5810，Y3＝-1.5718，Y4＝-2.2588；

当X＝6.000时，Y1＝7.4863，Y2＝6.7302，Y3＝-1.5121，Y4＝-2.3748；

当X＝7.000时，Y1＝7.0130，Y2＝6.2552，Y3＝-1.5598，Y4＝-2.2968；

当X＝8.000时，Y1＝6.7153，Y2＝5.9760，Y3＝-1.3247，Y4＝-2.1596；

当X＝9.000时，Y1＝6.2191，Y2＝5.5060，Y3＝-1.4391，Y4＝-2.1464；

当X＝10.000时，Y1＝5.7549，Y2＝4.8948，Y3＝-1.3913，Y4＝-2.1047。

可选地，当X＝-15.000时，Y1＝2.5645，Y2＝1.8775，Y3＝-0.3806， Y4＝-1.2966；

当X＝-14.000时，Y1＝3.1824，Y2＝2.4845，Y3＝-0.7473， Y4＝--1.4616；

当X＝-13.000时，Y1＝3.9351，Y2＝2.9937，Y3＝-0.8819， Y4＝-1.8241；

当X＝-12.000时，Y1＝4.5081，Y2＝3.6988，Y3＝-1.0990， Y4＝-1.8827；

当X＝-11.000时，Y1＝5.1273，Y2＝4.3271，Y3＝-1.1749， Y4＝-2.0196；

当X＝11.000时，Y1＝5.1661，Y2＝4.4038，Y3＝-1.2605，Y4＝-2.1313；

当X＝12.000时，Y1＝4.5795，Y2＝3.6352，Y3＝-1.1892，Y4＝-1.8601；

当X＝13.000时，Y1＝3.684，Y2＝3.143，Y3＝-1.166，Y4＝-1.654；

当X＝14.000时，Y1＝3.056，Y2＝2.573，Y3＝-0.860，Y4＝-1.393；

当X＝15.000时，Y1＝2.480，Y2＝2.014，Y3＝-0.525，Y4＝-1.022。

根据本实用新型实施例的一种光学成像镜片包括：相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面均为凸面；其中，所述第一表面和所述第二表面在水平面上的投影的直径为20mm -35mm，所述第一表面和所述第二表面之间的最远距离为8mm-12mm。通过对所述光学成像镜片的优化，可以减小轴上像差和离轴像差，使得激光准直特性好，有利于减小光束发散角，提高空间分辨率，回波能聚焦到较小的面积上，便于探测器接收更多回波信号，从而提高测距性能，还可以减小场曲，在多线激光雷达的应用场景中同时保证多线的性能。

附图说明

通过结合附图对本实用新型实施例进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1是根据本实用新型的一实施例中的光学成像镜片的横截面示意图；

图2是根据本实用新型的一实施例中的光学成像镜片的工作原理示意图；

图3是根据本实用新型的一实施例中的光学成像镜片的坐标系以及切片数值示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的结构，以便阐释本实用新型。显然，本实用新型的施行并不限定于该技术领域的技术人员所熟习的特殊细节。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式，不应当解释为局限于这里提出的实施例。

应当理解的是，在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本实用新型的限制，单数形式的“一”、“一个”和“所述 /该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。本实用新型中所使用的术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并非限制。

本实用新型中所引用的诸如“第一”和“第二”的序数词仅仅是标识，而不具有任何其他含义，例如特定的顺序等。而且，例如，术语“第一部件”其本身不暗示“第二部件”的存在，术语“第二部件”本身不暗示“第一部件”的存在。

以下，将参照附图对本实用新型的具体实施例进行更详细地说明，这些附图示出了本实用新型的代表实施例，并不是限定本实用新型。

本实用新型提供了一种光学成像镜片，如图1所示，包括：

相对设置的第一表面S1和第二表面S2，所述第一表面S1和所述第二表面S2均为凸面；

其中，所述第一表面S1和所述第二表面S2在水平面上的投影的直径为20mm-35mm，所述第一表面和所述第二表面之间的最远距离为8mm-12mm。

可选地，所述第一表面S1和所述第二表面S2在水平面上的投影完全重合并且为圆形，该圆形的直径为20mm-35mm。

其中，光学成像镜片大小通过该圆形的直径来衡量，在本实用新型中，所述光学成像镜片的形状确定之后，根据实际需要在该光学成像镜片截取所需要的大小即可，通过截取需要大小的晶片可以保证光学成像镜片的性能不变，改变的只是透过的光束的大小。

例如，在本发明的一实施例中，在确定直径为35mm的光学成像镜片的形状和构造时，如果需要直径为20mm的光学成像镜片，则从该圆形的圆心开始向外截取半径为10mm的圆，即可得到直径为 20mm的光学成像镜片。在不做特殊解释和说明的情况下，不同直径的光学成像镜片中，直径小的区域均可以理解为从直径大的光学成像镜片上从圆心出发截取获得。

其中，所述第一表面和所述第二表面之间的最远距离是指：由于第一表面S1和所述第二表面S2均为凸面，因此，距离该圆形所在的平面均具有一个垂直距离，第一表面和所述第二表面之间的该垂直距离最大处即为该最远距离。

在本发明的一实施例中，例如在第一表面最凸出的点与所述第二表面最凸出的点之间的距离为所述第一表面和所述第二表面之间的最远距离。

其中，所述第一表面和所述第二表面均为非球面。非球面镜片它的表面弧度与普通球面镜片不同，其中球面设计，使得像差和变形增大，结果出现明显的影像不清，视界歪曲、视野狭小等不良现象。非球面的设计，修正了影像，解决视界歪曲等问题，同时，使镜片更轻、更薄、更平。

进一步，所述第一表面和所述第二表面均为偶次非球面。

其中，所述第一表面和所述第二表面均满足以下公式：

其中，参数s为与光轴之间的径向距离，c为半径所对应的曲率，k为圆锥二次曲线系数。A4、A6、A8。。。为第4、6和8。。。阶非球面系数。通过优化透镜中心厚度，c，k，s，A4、A6、A8。。等得到光学成像镜片的形状。

其中，所述光学成像镜片的有效焦距为25mm-35mm。其中，有效焦距是由前面和后面的主平面至对应的焦点的距离。

通过所述设置本实用新型的光学成像镜片可以减小轴上像差和离轴像差使得激光准直特性好，有利于减小光束发散角，提高空间分辨率，如图2所示。

可选地，所述光学成像镜片的材料可以选用各种光学玻璃材料或者透光塑料材料等，并不局限于某一种，本领域中常规型号的各种光学材料均可应用于本实用新型。可以根据实际需要进行选择。

进一步，所述第一表面凸起的高度大于所述第二表面凸起的高度，如图1所示，所述第一表面凸起的程度大于所述第二表面凸起的程度。

进一步，所述光学成像镜片包括设置于所述第一表面和所述第二表面之间的圆柱形结构S3。其中，所述圆柱形结构S3的厚度可以根据实际需要进行选择，并不局限于某一数值范围。

其中，所述圆柱形结构S3在水平面上的投影与第一表面和所述第二表面水平面上的投影完全重合。

在本实用新型中为了更好的描述所述光学成像镜片的第一表面和第二表面的形状，以穿过所述第一表面和所述第二表面在水平面上的投影的圆心并垂直于水平面的方向为Y轴方向，在朝向所述第一表面的方向上、以距离所述第二表面最低点1.5mm-2.5mm并且平行与水平面的方向为X轴方向建立坐标系。

其中，所述第一表面到X轴的距离为2mm-9mm，所述第二表面到X轴的距离为0.9mm-1.4mm。即所述第一表面到X轴最大距离为 9mm，最小距离为2mm，并且该距离在0.6mm-1mm范围内波动。所述第二表面到X轴的最小距离为0.9mm，最大距离为1.4mm，并且该距离在0.5mm-1mm范围内波动。

进一步，在第一表面和所述第二表面上的任意一点到X轴的距离均可以在一定范围内调整，并非局限于某一数值，例如所述第一表面上的任一点在到X轴的距离在0.6mm-1mm范围内波动，所述第二表面上的任一点在到X轴的距离在0.5mm-1mm范围内波动。

其中，如图3所示，在所述坐标系中，Y1为所述第一表面的凸起最远距离的坐标，其中Y2为所述第一表面的凸起最近距离的坐标，其中Y4为所述第二表面的凸起最远距离的坐标，其中Y3为所述第一表面的凸起最近距离的坐标。

当所述光学成像镜片的直径为10mm时，所述光学成像镜片的形状通过以下参数确定：

当X＝-5.000时，Y1＝7.7102，Y2＝6.9214，Y3＝-1.5941，Y4＝-2.3690；

当X＝-4.000时，Y1＝8.0741，Y2＝7.2399，Y3＝-1.5758，Y4＝-2.3873；

当X＝-3.000时，Y1＝8.0697，Y2＝7.4142，Y3＝-1.5077，Y4＝-2.3818；

当X＝-2.000时，Y1＝8.3714，Y2＝7.4171，Y3＝-1.5277，Y4＝-2.4280；

当X＝-1.000时，Y1＝8.4563，Y2＝7.6679，Y3＝-1.6850，Y4＝-2.4304；

当X＝0.000时，Y1＝8.4592，Y2＝7.6020，Y3＝-1.6201，Y4＝-2.3356；

当X＝1.000时，Y1＝8.2934，Y2＝7.6400，Y3＝-1.5917，Y4＝-2.3227；

当X＝2.000时，Y1＝8.2468，Y2＝7.3987，Y3＝-1.6050，Y4＝-2.4882；

当X＝3.000时，Y1＝8.1292，Y2＝7.3196，Y3＝-1.5426，Y4＝-2.3082；

当X＝4.000时，Y1＝8.0124，Y2＝7.1764，Y3＝-1.5284，Y4＝-2.2605；

当X＝5.000时，Y1＝7.6641，Y2＝6.9425，Y3＝-1.5704，Y4＝-2.3410。

当所述光学成像镜片的直径为20mm时，其中直径为10mm的区域与上述示例中的形状相同，可以通过上述示例总的参数限定，其中10mm之外的区域的形状通过以下参数确定：

当X＝-10.000时，Y1＝5.6454，Y2＝4.8182，Y3＝-1.3218， Y4＝-2.1221；

当X＝-9.000时，Y1＝6.2180，Y2＝5.3983，Y3＝-1.3861，Y4＝-2.2611；

当X＝-8.000时，Y1＝6.7093，Y2＝5.8610，Y3＝-1.3565，Y4＝-2.2051；

当X＝-7.000时，Y1＝7.1274，Y2＝6.2197，Y3＝-1.5462，Y4＝-2.3595；

当X＝-6.000时，Y1＝7.1274，Y2＝6.5810，Y3＝-1.5718，Y4＝-2.2588；

当X＝6.000时，Y1＝7.4863，Y2＝6.7302，Y3＝-1.5121，Y4＝-2.3748；

当X＝7.000时，Y1＝7.0130，Y2＝6.2552，Y3＝-1.5598，Y4＝-2.2968；

当X＝8.000时，Y1＝6.7153，Y2＝5.9760，Y3＝-1.3247，Y4＝-2.1596；

当X＝9.000时，Y1＝6.2191，Y2＝5.5060，Y3＝-1.4391，Y4＝-2.1464；

当X＝10.000时，Y1＝5.7549，Y2＝4.8948，Y3＝-1.3913， Y4＝-2.1047。

进一步，当所述光学成像镜片的直径为30mm时，其中直径为 20mm的区域与上述示例中的形状相同，可以通过上述示例总的参数限定，其中20mm之外的区域的形状通过以下参数确定：

当X＝-15.000时，Y1＝2.5645，Y2＝1.8775，Y3＝-0.3806， Y4＝-1.2966；

当X＝-14.000时，Y1＝3.1824，Y2＝2.4845，Y3＝-0.7473， Y4＝--1.4616；

当X＝-13.000时，Y1＝3.9351，Y2＝2.9937，Y3＝-0.8819， Y4＝-1.8241；

当X＝-12.000时，Y1＝4.5081，Y2＝3.6988，Y3＝-1.0990， Y4＝-1.8827；

当X＝-11.000时，Y1＝5.1273，Y2＝4.3271，Y3＝-1.1749， Y4＝-2.0196；

当X＝11.000时，Y1＝5.1661，Y2＝4.4038，Y3＝-1.2605， Y4＝-2.1313；

当X＝12.000时，Y1＝4.5795，Y2＝3.6352，Y3＝-1.1892， Y4＝-1.8601；

当X＝13.000时，Y1＝3.684，Y2＝3.143，Y3＝-1.166，Y4＝-1.654；

当X＝14.000时，Y1＝3.056，Y2＝2.573，Y3＝-0.860，Y4＝-1.393；

当X＝15.000时，Y1＝2.480，Y2＝2.014，Y3＝-0.525，Y4＝-1.022。

需要说明的是，上述直径为30mm，20mm以及10mm的光学成像镜片仅仅为示例性的形状，还可以对上述示例进行改进，例如对直径的数值进行改进，还可以在确定直径之后对所述光学成像镜片的形状进行改进，例如在上述示例中，光学成像镜片仅满足上述示例限定的坐标中的部分即可以，即光学成像镜片仅满足部分特定的坐标值即可，当然完全可以选用全部的坐标以及对没有限定的坐标作进一步的限定，在此不做限定。例如当直径为10mm时，光学成像镜片的形状可以满足X在5和-5之间的所有取值，还可以仅仅满足X＝5,0以及 -5等特定的值，以保证在特定的区域具有特定的形状即可。

根据本实用新型实施例的一种光学成像镜片包括：相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面均为凸面；其中，所述第一表面和所述第二表面在水平面上的投影的直径为20mm -35mm，所述第一表面和所述第二表面之间的最远距离为8mm-12mm。通过对所述光学成像镜片的优化，可以减小轴上像差和离轴像差，使得激光准直特性好，有利于减小光束发散角，提高空间分辨率，回波能聚焦到较小的面积上，便于探测器接收更多回波信号，从而提高测距性能，还可以减小场曲，在多线激光雷达的应用场景中同时保证多线的性能。

学术语与本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本实用新型。本文中出现的诸如“部”、“件”等术语既可以表示单个的零件，也可以表示多个零件的组合。本文中出现的诸如“安装”、“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其他特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。

本实用新型已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。本实用新型的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。