本发明涉及成像镜头
技术领域：
，特别是涉及一种光学成像镜头及成像设备。
背景技术：
：随着无人驾驶技术的发展，adas(advanceddriverassistantsystem，高级驾驶辅助系统)已经成了汽车的标配，而车载摄像头在adas的应用中有着举足轻重的地位，通过前视、后视、360度环视等摄像头，可获取车辆内外的全方位信息。其中，对应用于车辆前方的前视镜头来说，主要是识别汽车前方状况，尤其是车辆前方100～200米距离的信息，这就要求镜头有较高的成像清晰度，以识别远距离的物体及道路标识等；同时还要求镜头具有良好的热稳定性，满足在室外的高低温环境中都拥有良好的解像力。为了获取远距离的道路信息，通常要求镜头在小视角范围内成像要清晰，这一点跟目前市场上的智能行车记录仪有所区别，智能行车记录仪的摄像头为了看得广，需要镜头视角越大越好；然而，这类镜头看不远，对远距离的目标识别性差，针对稍远距离的车辆就无法正确识别和报警，现有市场上的大多镜头均不能很好的满足上述要求，因此，开发一种可以配合adas的高性能光学成像镜头是当务之急。技术实现要素：为此，本发明的目的在于提出一种光学成像镜头及成像设备，用于解决上述问题。本发明实施例通过以下技术方案实施上述的目的。第一方面，本发明提供了一种光学成像镜头，沿光轴从物侧至像侧依序包括第一透镜、第二透镜、光阑、第三透镜、第四透镜和第五透镜。所述第一透镜具有正光焦度，其物侧面为凸面、像侧面为凹面；所述第二透镜具有负光焦度，其物侧面和像侧面均为凹面；所述第三透镜具有正光焦度，其物侧面和像侧面均为凸面；所述第四透镜具有正光焦度，其物侧面和像侧面均为凸面；所述第五透镜具有负光焦度，其物侧面和像侧面均为凹面；其中，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜和所述第五透镜均为玻璃球面透镜，且各透镜的光学中心均位于同一直线上。第二方面，本发明提供一种成像设备，包括成像元件及第一方面提供的光学成像镜头，成像元件用于将光学成像镜头形成的光学图像转换为电信号。相比于现有技术，本发明提供的光学成像镜头及成像设备，通过各镜片面型的合理配置以及光焦度的合理搭配，使镜头满足长焦特性，具有对远景物体成像更清晰的特点，同时还具有热稳定性好、低敏感度以及方便组装等有益效果，能够很好的满足adas对镜头的要求；此外，本发明的光学成像镜头全部使用玻璃透镜，不仅使镜头克服了透镜在温差较大环境下容易造成焦点漂移的缺陷，而且能够很大程度上保证镜头的信赖性品质，使其能适用于对环境比较苛刻的领域。附图说明本发明的上述和/或附加的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的光学成像镜头的结构示意图；图2为本发明第一实施例中的光学成像镜头的光学畸变曲线图；图3为本发明第一实施例中的光学成像镜头在-40℃时的mtf图；图4为本发明第一实施例中的光学成像镜头在105℃时的mtf图；图5为本发明第二实施例中的光学成像镜头的结构示意图；图6为本发明第二实施例中的光学成像镜头的光学畸变曲线图；图7为本发明第二实施例中的光学成像镜头在-40℃时的mtf图；图8为本发明第二实施例中的光学成像镜头在105℃时的mtf图；图9为本发明第三实施例中的光学成像镜头的结构示意图；图10为本发明第三实施例中的光学成像镜头的光学畸变曲线图；图11为本发明第三实施例中的光学成像镜头在-40℃时的mtf图；图12为本发明第三实施例中的光学成像镜头在105℃时的mtf图；图13为本发明第四实施例中的光学成像镜头的结构示意图；图14为本发明第四实施例中的光学成像镜头的光学畸变曲线图；图15为本发明第四实施例中的光学成像镜头在-40℃时的mtf图；图16为本发明第四实施例中的光学成像镜头在105℃时的mtf图；图17为本发明第五实施例提供的成像设备的结构示意图。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。本文中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。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。近年来随着汽车无人驾驶理念的提倡，并伴随着无人驾驶技术的不断成熟，未来无人驾驶成为汽车发展的一种趋势。车载摄像镜头作为汽车组成的一部分，也迎来快速发展，并且对镜头的要求也越来越高。在某些场合，除了要求有较好的光学特性外，还需要有良好的稳定性。基于此，本发明提出一种光学成像镜头，具有成像品质高、光学畸变小、热稳定性好等优点。该光学成像镜头沿光轴从物侧至像侧依序包括第一透镜、第二透镜、光阑、第三透镜、第四透镜和第五透镜。所述第一透镜具有正光焦度，其物侧面为凸面、像侧面为凹面；所述第二透镜具有负光焦度，其物侧面和像侧面均为凹面；所述第三透镜具有正光焦度，其物侧面和像侧面均为凸面；所述第四透镜具有正光焦度，其物侧面和像侧面均为凸面；所述第五透镜具有负光焦度，其物侧面和像侧面均为凹面；其中，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜和所述第五透镜均为玻璃球面透镜，且各透镜的光学中心均位于同一直线上。在一些实施方式中，光学成像镜头满足条件式：7＜f/f#＜8；(1)其中，f表示光学成像镜头的焦距，f#表示光学成像镜头的光圈值。满足上述条件式(1)，能够保证系统具有较大的有效焦距，满足长焦特性，具有对远景物体成像更清晰的特点。在一些实施方式中，光学成像镜头满足条件式：0.1＜f2/f f4/f＜0.4；(2)其中，f2表示第二透镜的焦距，f4表示第四透镜的焦距，f表示光学成像镜头的焦距。满足上述条件式(2)，通过对第二透镜及第四透镜的光焦度的合理分配，可有效控制系统的球差和慧差，从而提升镜头解析力。在一些实施方式中，光学成像镜头满足条件式：45＜vd1＜55；(3)65＜vd3＜91；(4)其中，vd1表示第一透镜的阿贝数，vd3表示第三透镜的阿贝数。满足上述条件式(3)和(4)，通过合理的选择第一透镜及第三透镜的使用材料，有利于减少镜头的色差。在一些实施方式中，光学成像镜头满足条件式：1＜(sd11 sd52)/(2*imgh)＜1.2；(5)0.85＜sd52/imgh＜0.95；(6)其中，sd11表示第一透镜的物侧面的最大有效半径，sd52表示第五透镜的像侧面的最大有效半径，imgh表示光学成像镜头的实际半像高。满足上述条件式(5)和(6)，能够保证镜头首尾两端的口径和像面大小差异较小，有利于镜头组装。在一些实施方式中，光学成像镜头满足条件式：-7.5×10-6/℃＜(dn/dt)3＜-6.5×10-6/℃；(7)0.5＜f3/f＜0.8；(8)其中，(dn/dt)3表示第三透镜的折射率温度系数，f3表示第三透镜的焦距，f表示光学成像镜头的焦距。满足上述条件式(7)和(8)，使第三透镜采用热性能特定的玻璃材质，能够有效补偿温度变化对镜头焦距的影响，提升镜头解析力在不同温度下的稳定性。在一些实施方式中，光学成像镜头满足条件式：0.5＜(r12-r11)/(r12 r11)＜0.8；(9)0.55＜et1/ct1＜0.75；(10)其中，r11表示第一透镜的物侧面的曲率半径，r12表示第一透镜的像侧面的曲率半径，et1表示第一透镜的边缘厚度，ct1表示第一透镜的中心厚度。满足上述条件式，能够使经过第一透镜的光线分布更为均匀，有利于合理分配光学成像镜头前端的光线偏转角度，改善系统的光学特性。在一些实施方式中，光学成像镜头满足条件式：0.2＜r51/r32＜0.6；(11)-12mm＜r51＜-5mm；(12)其中，r51表示第五透镜的物侧面的曲率半径，r32表示第三透镜的像侧面的曲率半径。满足上述条件式(11)和(12)，可以有效消除光线在第五透镜的物侧面和第三透镜的像侧面之间反射形成的鬼影，避免鬼影出现在拍摄的图像中，有效提高镜头拍摄图像的成像质量。在一些实施方式中，光学成像镜头满足条件式：1<(f*tanθ)/ih<1.01；(13)其中，f表示光学成像镜头的焦距，θ表示光学成像镜头的半视场角，imgh表示光学成像镜头的实际半像高。上述条件式(13)反映了理想像高和实际像高的比值，满足条件式(13)，能够使镜头具有非常小的光学畸变，使用该镜头采集的图像无需进行畸变算法校正便可直接与成像芯片进行匹配输出清晰图像，降低了算法实现的难度，又能够满足高成像品质的成像需求。在一些实施方式中，光学成像镜头满足条件式：0.35＜nd4-nd3＜0.55；(14)35＜vd3-vd4＜65；(15)0.6＜f3/f4＜1.2；(16)其中，nd3表示第三透镜的折射率，nd4表示第四透镜的折射率，vd3表示第三透镜的阿贝数，vd4表示第四透镜的阿贝数，f3表示第三透镜的焦距，f4表示第四透镜的焦距。满足上述条件式(14)至(16)，通过合理分配和平衡第三透镜和第四透镜的光焦度和色散关系，能够有效校正系统的色差，提高成像质量，同时还可以有效减小光线在透镜中的偏折角度，降低镜片生产的敏感度，提升产品的良率。在一些实施方式中，第四透镜和第五透镜中至少有一个采用火石玻璃制成，且火石玻璃满足条件式：vd＜55，nd<1.6028或者vd＜50，nd＞1.6，其中，vd表示火石玻璃的阿贝数，nd表示火石玻璃的折射率。满足上述条件式，可使系统的色差得到有效改善，有利于提高成像品质。下面分多个实施例对本发明进行进一步的说明。在以下每个实施例中，光学成像镜头中的各个透镜的厚度、曲率半径有所不同，具体不同可参见各实施例中的参数表。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、滤光片g1、保护玻璃g2和成像面s15。其中，第一透镜l1具有正光焦度，第一透镜l1的物侧面s1为凸面、像侧面s2为凹面；第二透镜l2具有负光焦度，第二透镜l2的物侧面s3和像侧面s4均为凹面；第三透镜l3具有正光焦度，第三透镜l3的物侧面s5和像侧面s6均为凸面；第四透镜l4具有正光焦度，第四透镜l4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l5的物侧面s9和像侧面s10均为凹面。第一透镜l1、第二透镜l2、第三透镜l3、第四透镜l4和第五透镜l5均为玻璃球面透镜，且各透镜的光学中心均位于同一直线上。光阑st置于第二透镜l2和第三透镜l3之间。滤光片g1设置于第五透镜l5与保护玻璃g2之间，该滤光片g1可用于选择性地对部分光进行过滤，从而优化成像结果。其中，成像面s15可以是由物侧入射的光，经过光学成像镜头在像侧成像的平面。本实施例中的光学成像镜头100的各透镜的曲率半径、厚度、材料等相关参数如表1所示。表1请参阅图2，所示为本实施例中光学成像镜头100的光学畸变曲线图，由图2可以看出，光学畸变的绝对值在全视场内小于0.6％，说明畸变得到了很好的矫正，匹配特定的芯片时，在不进行数码畸变矫正情况下，所成图像不会出现失真现象。请参阅图3和4，所示分别为光学成像镜头100在-40℃和105℃时的mtf图，由图中可以看出，在低温-40℃和高温105℃条件下，光学成像镜头100在中频83p/mm的空间频率下在全视场的mtf值均大于0.7，说明光学成像镜头100的热稳定性良好，并且具有较高的分辨率。第二实施例请参阅图5，所示为本发明第二实施例提供的光学成像镜头200的结构示意图，本实施例中的光学成像镜头200与第一实施例中的光学成像镜头100的结构大抵相同，不同之处在于各透镜的曲率半径及材料选择不同。本发明实施例中的光学成像镜头200的各透镜的曲率半径、厚度、材料等相关参数如表2所示。表2请参阅图6，所示为本实施例中光学成像镜头200的光学畸变曲线图，由图6可以看出，光学畸变的绝对值在全视场内小于0.3％，说明畸变得到了很好的矫正。请参阅图7和8，所示分别为光学成像镜头200在-40℃和105℃时的mtf图，由图中可以看出，在低温-40℃和高温105℃条件下，光学成像镜头200在中频83p/mm的空间频率下在全视场的mtf值均大于0.6，说明光学成像镜头200的热稳定性良好，并且具有较高的分辨率。第三实施例请参阅图9，所示为本发明第三实施例提供的光学成像镜头300的结构示意图，本实施例中的光学成像镜头300与第一实施例中的光学成像镜头100的结构大抵相同，不同之处在于各透镜的曲率半径及材料选择不同。本发明实施例中的光学成像镜头300的各透镜的曲率半径、厚度、材料等相关参数如表3所示。表3请参阅图10，所示为本实施例中光学成像镜头300的光学畸变曲线图，由图10可以看出，光学畸变的绝对值在全视场内小于0.05％，说明畸变得到了很好的矫正。请参阅图11和12，所示分别为光学成像镜头300在-40℃和105℃时的mtf图，由图中可以看出，在低温-40℃和高温105℃条件下，光学成像镜头300在中频83p/mm的空间频率下在全视场的mtf值均大于0.6，说明光学成像镜头300的热稳定性良好，并且具有较高的分辨率。第四实施例请参阅图13，所示为本发明第四实施例提供的光学成像镜头400的结构示意图，本实施例中的光学成像镜头400与第一实施例中的光学成像镜头100的结构大抵相同，不同之处在于各透镜的曲率半径及材料选择不同。本发明实施例中的光学成像镜头400的各透镜的曲率半径、厚度、材料等相关参数如表4所示。表4请参阅图14，所示为本实施例中光学成像镜头400的光学畸变曲线图，由图13可以看出，光学畸变的绝对值在全视场内小于0.05％，说明畸变得到了很好的矫正。请参阅图15和16，所示分别为光学成像镜头400在-40℃和105℃时的mtf图，由图中可以看出，在低温-40℃和高温105℃条件下，光学成像镜头400在中频83p/mm的空间频率下在全视场的mtf值均大于0.6，说明光学成像镜头400的热稳定性良好，并且具有较高的分辨率。表5是上述4实施例及其对应的光学特性，包括系统的焦距f、最大视场角2θ、光圈值f#和光学总长ttl，以及与前面每个条件式对应的数值。表5关系式实施例1实施例2实施例3实施例4f(mm)17.81317.81417.72817.729ttl(mm)25252524.35f#2.3952.42.42.3952θ(deg)22.022.022.022.0imgh(mm)3.4443.4483.4403.442f/f#7.4387.4237.3877.403f2/f f4/f0.3100.1690.1790.139vd147.554.754.754.7vd390.390.368.368.3(sd11 sd52)/(2*imgh)1.1831.0731.0531.086sd52/imgh0.9110.8960.8990.883(dn/dt)3-6.9×10-6/℃-6.9×10-6/℃-7.4×10-6/℃-7.4×10-6/℃f3/f0.6070.7670.7790.612(r12-r11)/(r12 r11)0.5890.7440.7420.663et1/ct10.5890.6490.7370.690r51/r320.3980.5370.5460.210r51(mm)-5.627-9.842-8.628-6.658(f*tanθ)/imgh1.0051.0041.0021.001nd4-nd30.440.540.410.41vd3-vd453.2624040f3/f40.7331.1610.6350.847综上所述，本发明提供的光学成像镜头具有以下优点：(1)本发明的光学成像镜头采用五片玻璃镜片，通过各镜片面型的合理配置以及光焦度的合理搭配，使镜头满足长焦特性，具有对远景物体成像更清晰的特点，同时还具有热稳定性好、低敏感度以及方便组装等有益效果。全部使用玻璃透镜，能够很大程度上保证镜头的信赖性品质，使其能适用于对环境比较苛刻领域，例如能够很好的满足adas对镜头的要求。(2)第三透镜和第四透镜均为双凸透镜，连续采用两个双凸透镜，能够使系统中的光线偏转角度更为平缓，有利于降低镜头的公差灵敏度。(3)第三透镜采用热性能特定的玻璃球面透镜，并通过优化配置各个透镜的正负折射率，使镜头像差得到有效的校正，同时克服了透镜在温差较大环境下容易造成焦点漂移的缺陷。(4)通过对镜片面型的合理设置，使各镜片形状美观且常规，便于加工生产，同时有利于镜头组装，能够很好的保证产品的良率，符合量产化标准。第五实施例请参阅图17，本发明第五实施例提供了一种成像设备500，该成像设备500可以包括成像元件510和上述任一实施例中的光学成像镜头(例如光学成像镜头100)。成像元件510可以是cmos(complementarymetaloxidesemiconductor，互补性金属氧化物半导体)图像传感器，还可以是ccd(chargecoupleddevice，电荷耦合器件)图像传感器。成像设备500可以是车载监控、无人机、全景相机、移动终端以及其他任意一种形态的装载了光学成像镜头100的电子设备。本实施例提供的成像设备500包括上述任一实施例中的光学成像镜头，由于光学成像镜头100具有热稳定性好、畸变小、成像品质高以及对远景物体成像更清晰等特点，具有该光学成像镜头100的成像设备500也具有畸变小、成像品质高以及对远景物体成像更清晰等优点。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。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。当前第1页1 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技术特征：1.一种光学成像镜头，其特征在于，沿光轴从物侧到成像面依次包括：第一透镜、第二透镜、光阑、第三透镜、第四透镜以及第五透镜；
所述第一透镜具有正光焦度，所述第一透镜的物侧面为凸面、所述第一透镜的像侧面为凹面；
所述第二透镜具有负光焦度，所述第二透镜的物侧面和像侧面均为凹面；
所述第三透镜具有正光焦度，所述第三透镜的物侧面和像侧面均为凸面；
所述第四透镜具有正光焦度，所述第四透镜的物侧面和像侧面均为凸面；
所述第五透镜具有负光焦度，所述第五透镜的物侧面和像侧面均为凹面；
其中，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜和所述第五透镜均为玻璃球面透镜，且各透镜的光学中心均位于同一直线上。
2.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述光学成像镜头满足以下条件式：
7＜f/f#＜8；
其中，f表示所述光学成像镜头的焦距，f#表示所述光学成像镜头的光圈值。
3.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述光学成像镜头满足以下条件式：
0.1＜f2/f f4/f＜0.4；
其中，f2表示所述第二透镜的焦距，f4表示所述第四透镜的焦距，f表示所述光学成像镜头的焦距。
4.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述光学成像镜头满足以下条件式：
1＜(sd11 sd52)/(2*imgh)＜1.2；
0.85＜sd52/imgh＜0.95；
其中，sd11表示所述第一透镜的物侧面的最大有效半径，sd52表示所述第五透镜的像侧面的最大有效半径，imgh表示所述光学成像镜头的实际半像高。
5.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述光学成像镜头满足以下条件式：
-7.5×10-6/℃＜(dn/dt)3＜-6.5×10-6/℃；
0.5＜f3/f＜0.8；
其中，(dn/dt)3表示所述第三透镜的折射率温度系数，f3表示所述第三透镜的焦距，f表示所述光学成像镜头的焦距。
6.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述光学成像镜头满足以下条件式：
0.5＜(r12-r11)/(r12 r11)＜0.8；
0.55＜et1/ct1＜0.75；
其中，r11表示所述第一透镜的物侧面的曲率半径，r12表示所述第一透镜的像侧面的曲率半径，et1表示所述第一透镜的边缘厚度，ct1表示所述第一透镜的中心厚度。
7.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述光学成像镜头满足以下条件式：
0.2＜r51/r32＜0.6；
-12mm＜r51＜-5mm；
其中，r51表示所述第五透镜的物侧面的曲率半径，r32表示所述第三透镜的像侧面的曲率半径。
8.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述光学成像镜头满足以下条件式：
1<(f*tanθ)/imgh<1.01；
其中，f表示所述光学成像镜头的焦距，θ表示所述光学成像镜头的半视场角，imgh表示所述光学成像镜头的实际半像高。
9.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述光学成像镜头满足以下条件式：
0.35＜nd4-nd3＜0.55；
35＜vd3-vd4＜65；
0.6＜f3/f4＜1.2；
其中，nd3表示所述第三透镜的折射率，nd4表示所述第四透镜的折射率，vd3表示所述第三透镜的阿贝数，vd4表示所述第四透镜的阿贝数，f3表示所述第三透镜的焦距，f4表示所述第四透镜的焦距。
10.根据权利要求1所述的光学成像镜头，其特征在于，所述第四透镜和所述第五透镜中至少有一个透镜采用火石玻璃制成，且所述火石玻璃满足条件式：vd＜55，nd<1.6028或者vd＜50，nd＞1.6，vd表示所述火石玻璃的阿贝数，nd表示所述火石玻璃的折射率。
11.一种成像设备，其特征在于，包括如权利要求1-10任一项所述的光学成像镜头及成像元件，所述成像元件用于将所述光学成像镜头形成的光学图像转换为电信号。
技术总结本发明公开了一种光学成像镜头及成像设备，该光学成像镜头沿光轴由物侧至像侧依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜；其中，第一透镜具有正光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；第二透镜具有负光焦度，其物侧面在近轴处为凹面，其像侧面在近轴处为凹面；第三透镜具有正光焦度，其物侧面在近轴处为凸面，其像侧面在近轴处为凸面；第四透镜具有正光焦度，其物侧面在近轴处为凸面，其像侧面在近轴处为凸面；第五透镜具有负光焦度，其物侧面在近轴处为凹面，像侧面在近轴处为凹面。该光学成像镜头能够在‑40℃～ 105℃的高低温范围内清晰成像，并且具有畸变小、镜片易加工，敏感度低，成像品质高以及对远景物体成像更清晰的特点。
技术研发人员：凌兵兵;鲍宇旻;王克民;曾吉勇
受保护的技术使用者：江西联创电子有限公司
技术研发日：2020.11.25
技术公布日：2021.03.12
