1.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：

2.随着自动驾驶技术的发展，adas（advanced driver assistant system，高级驾驶辅助系统）已经成了许多汽车的标配；其中，车载摄像镜头作为adas的关键器件，能够实时感知车辆周边的路况，实现前向碰撞预警、车道偏移报警和行人检测等功能，其性能高低直接影响着adas的安全系数，因此，对车载摄像镜头的性能要求越来越高。
3.adas中搭载的应用于车辆前方的光学镜头，主要是识别汽车前方状况，要求在远距离处能够清晰分辨出障碍物，实现碰撞预警。目前，用于车辆前方目标识别的光学镜头往往是针对近距离目标设计的，其视场角相对较大，这类镜头虽然能够较好地对近距离目标进行成像，但对较远的目标成像效果较差，无法兼顾对中远距离目标的识别准确率，降低了有效的目标识别范围，难以满足汽车在较高车速下行驶对前方预瞄距离的要求。


技术实现要素：

4.为此，本发明的目的在于提供一种光学成像镜头及成像设备，具有大光圈、长焦距、小口径的优点，同时能提供高清晰的成像效果，能够提高对较远距离目标的成像品质和识别准确率。
5.本发明实施例通过以下技术方案实施上述的目的。
6.第一方面，本发明提供了一种光学成像镜头，沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有负光焦度的第一群组，具有正光焦度的第二群组，具有光焦度的第三群组；所述第一群组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凸面，所述第一透镜的像侧面为凹面；具有负光焦度的第二透镜，所述第二透镜的物侧面为凹面，所述第二透镜的像侧面为凸面；所述第二群组沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有正光焦度的第三透镜，所述第三透镜的像侧面为凸面；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，且所述第四透镜与所述第五透镜组成胶合透镜；所述第三群组沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有光焦度的第六透镜，所述第六透镜的物侧面在近光轴处为凸面，所述第六透镜的像侧面在近光轴处为凹面；所述第一透镜和所述第二透镜之间设有光阑，所述光学成像镜头包含至少一个非球面透镜。
7.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。
8.相较现有技术，本发明提供的光学成像镜头及成像设备，采用六片镜片，通过各面型的合理控制、以及材料和光焦度的合理组合，使镜头具有良好的热稳定性，还能够实现清晰成像；在满足长焦距的同时，能够尽可能增大镜头的视场角，提升了镜头在远景时的成像性能，从而提高对较远距离目标的成像品质和识别准确率。
附图说明
9.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的光学成像镜头的结构示意图；图2为本发明第一实施例的光学成像镜头的畸变曲线图；图3为本发明第一实施例的光学成像镜头的mtf图；图4为本发明第一实施例的光学成像镜头轴向色差曲线图；图5为本发明第二实施例的光学成像镜头的结构示意图；图6为本发明第二实施例的光学成像镜头的畸变曲线图；图7为本发明第二实施例的光学成像镜头的mtf图；图8为本发明第二实施例的光学成像镜头轴向色差曲线图；图9为本发明第三实施例的光学成像镜头的结构示意图；图10为本发明第三实施例的光学成像镜头的畸变曲线图；图11为本发明第三实施例的光学成像镜头的mtf图；图12为本发明第三实施例的光学成像镜头轴向色差曲线图；图13为本发明第四实施例的光学成像镜头的结构示意图；图14为本发明第四实施例的光学成像镜头的畸变曲线图；图15为本发明第四实施例的光学成像镜头的mtf图；图16为本发明第四实施例的光学成像镜头轴向色差曲线图；图17为本发明第五施例的成像设备的结构示意图。
具体实施方式
10.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。
11.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。
12.本发明提出一种光学成像镜头，沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有负光焦度的第一群组，具有正光焦度的第二群组，具有光焦度的第三群组。
13.其中，所述第一群组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凸面，所述第一透镜的像侧面为凹面；具有负光焦度的第二透镜，所述第二透镜的物侧面为凹面，所述第二透镜的像侧面为凸面。
14.所述第二群组沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有正光焦度的第三透镜，所述第三透镜的像侧面为凸面；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，且所述第四透镜与所述第五透镜组成胶合透镜。
15.所述第三群组沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有光焦度的第六透镜，所述第六透镜的物侧面在近光轴处为凸面，所述第六透镜的像侧面在近光轴处为凹面。
16.其中，在第一透镜和第二透镜之间设有光阑，所述光学成像镜头包含至少一个非球面透镜。
17.为实现更好的成像质量，所述光学成像镜头中第一透镜采用非球面镜片，非球面镜片的特点是从镜片中心到周边曲率是连续变化的，具有改善歪曲像差及改善像散像差的优点。因此第一透镜使用非球面有利于提高成像质量，减小畸变。第一透镜的物侧面为凸面，能够尽可能的收集大视场光线进入后方光学系统，增加通光量，同时有利于实现整体大视场范围，可将收集的光线进行压缩，并使光线平稳过渡至后方光学系统。
18.所述光学成像镜头中第二透镜为玻璃球面或非球面镜片，且第二透镜为凸向像侧的弯月形透镜，可将光线进一步发散进入到后方光学系统，增加系统通光量；并有效补偿第一透镜引入的球差。
19.所述光学成像镜头中第三透镜为玻璃球面镜片，第三透镜的物侧面可为凸面或者凹面，像侧面为凸面。第三透镜具有正光焦度，有利于会聚光线，使发散的光线收拢后顺利进入后方光学系统，有利于实现系统的小型化；还可以平衡由前方透镜所引入的球差，提高镜头整体的成像品质。
20.所述光学成像镜头中第四透镜与第五透镜组成胶合镜片。胶合透镜用于最大限度地减少色差或消除色差。胶合透镜的使用能够改善像质，减少光能量的反射损失，从而提升成像的清晰度。在本技术中通过引入由第四正透镜和第五负透镜组成的胶合透镜，可有助于消除色差影响，减小系统的公差敏感度；同时胶合的第四透镜和第五透镜还可以残留部分色差以平衡光学系统的整体色差。另外，使用由第四透镜和第五透镜组成的胶合透镜还可简化镜头制造过程中的装配程序，有利于镜头的批量生产。
21.所述光学成像镜头中第六透镜可以具有负光焦度或者正光焦度，且第六透镜使用非球面镜片，能够很好地控制主光线入射角，提升边缘解像矫正球差。
22.在一些实施例中，所述光学成像镜头满足条件式：-3《f1/f《-1；（1）-3《f1/f2《-1；（2）-0.5《f2/f3《1；（3）其中，f1表示所述第一群组的有效焦距，f2表示所述第二群组的有效焦距，f3表示所述第三群组的有效焦距，f表示所述光学成像镜头的有效焦距。满足上述条件式（1）和（3），有助于光线的收敛，保证系统的通光量。满足条件式（2），能够更好地收束光线，减小光学镜头后端口径及尺寸，同时更好地矫正第一群组带来的球差和色散。
23.在一些实施例中，所述光学成像镜头满足条件式：0.37《f/ttl《0.39；（4）0.015/
°
《d1/ih/fov《0.025/
°
；（5）其中，ttl表示所述光学成像镜头的光学总长，f表示所述光学成像镜头的有效焦
距，d1表示第一透镜的物侧面的有效口径，fov表示所述光学成像镜头的最大视场角，ih表示所述光学成像镜头的半视场角对应的像高。满足上述条件式（4）和（5），通过控制系统的有效焦距和总长的比值，提升镜头对远景的拍摄能力，并通过控制口径、像高及视场角的比值，可在保持镜头具有较小口径的同时，尽可能提升镜头的视场角及像面大小，能够提高对较远范围画面的成像品质和识别准确率。
24.在一些实施例中，所述第一透镜为非球面镜片且所述第一透镜满足条件式：1.0《r1/r2《1.6；（6）1《f1/f1《5；（7）其中，r1表示第一透镜的物侧面的曲率半径，r2表示第一透镜的像侧面的曲率半径，f1表示第一透镜的有效焦距，f1表示所述第一群组的有效焦距。满足条件式（6）和（7），通过控制第一透镜的面型并充分利用非球面镜片的特点，在增大进光量的同时减少球差的产生，降低后续镜片像差矫正的难度，并有效减小系统的畸变，提高整体成像质量。
25.在一些实施例中，所述光学成像镜头满足条件式：0.97《vd4/vd5《1；（8）其中，vd4表示第四透镜的材料折射率，vd5表示第五透镜的材料折射率。第四透镜与第五透镜组成胶合透镜，满足条件式（8），控制胶合透镜的折射率差异，可以最大限度地减少色差或消除色差。
26.在一些实施例中，所述光学成像镜头满足条件式：0《|ct56/f6|《0.1；（9）0.2mm/
°
《ih/cra《0.4mm/
°
；（10）其中，ct56表示第五透镜与第六透镜在光轴上的空气间隔，f6表示第六透镜的有效焦距，ih表示所述光学成像镜头的半视场角对应的像高，cra表示所述光学成像镜头的最大视场对应的主光线入射角。满足条件式（9）和（10），可在实现系统小型化的基础上，使镜头具有较长的后焦的特性，降低镜头与成像芯片间的组装干涉，同时长后焦还有利于减小cra；另外，还可使镜头的总长较短，结构较为紧凑，降低镜片对调制传递函数mtf的敏感度，提高生产良率，降低生产成本。
27.在一些实施例中，所述光学成像镜头满足条件式：5.0《ttl/d1《7.5；（11）f#《1.7；（12）其中，ttl表示所述光学成像镜头的光学总长，d1表示第一透镜的物侧面的有效口径，f#表示所述光学成像镜头的光圈数。满足条件式（11）和（12），可使镜头前端具有较小的口径，更好实现镜头的小型化；同时还能使镜头具有大孔径的特性，可使镜头进光量较大，能够满足明暗环境下的成像需求。
28.在一些实施例中，所述光学成像镜头满足条件式：2.0《f/ih《2.8；（13）其中，f表示所述光学成像镜头的有效焦距，ih表示所述光学成像镜头的半视场角对应的像高。满足上述条件式（13），表明镜头具有较长的有效焦距及较大的像面，能够实现对较远范围画面的高清成像。
29.在一些实施例中，所述光学成像镜头满足条件式：
0.75《d1/d5《0.95；（14）其中，d1表示第一透镜的物侧面的有效口径，d5表示第三透镜的物侧面的有效口径。满足上述条件式（14），使第一透镜的口径小于第三透镜，有利于缩小镜头的前端口径，实现小型化。
30.在一些实施例中，所述光学成像镜头满足条件式：|dis|《10%；（15）其中，dis表示所述光学成像镜头的光学畸变。满足条件式（15），能够使镜头尽可能提升视场大小的同时，进一步提升成像质量。
31.在一些实施例中，第六透镜具有正光焦度，且第六透镜的有效焦距f6与所述光学成像镜头的有效焦距f满足：1《f6/f《5。在其它实施例中，第六透镜也可以具有负光焦度，且第六透镜的有效焦距f6与所述光学成像镜头的有效焦距f满足：-10《f6/f《-5。所述第六透镜采用正光焦度或者负光焦度均能使系统具有良好的成像效果，具体要结合与其它透镜的组合搭配来定。
32.下面分多个实施例对本发明进行进一步的说明。在各个实施例中，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。下述实施例仅为本发明的较佳实施方式，但本发明的实施方式并不仅仅受下述实施例的限制，其他的任何未背离本发明创新点所作的改变、替代、组合或简化，都应视为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
33.在本发明各个实施例中，当光学成像镜头中的透镜为非球面透镜时，各个非球面面型均满足如下方程式：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表示圆锥系数，h表示光轴到曲面的距离，b、c、d、e、f、g、h分别表示四阶、六阶、八阶、十阶、十二阶、十四阶、十六阶曲面系数。
34.第一实施例请参阅图1，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：具有负光焦度的第一群组q1，具有正光焦度的第二群组q2，具有正光焦度的第三群组q3，滤光片g1。
35.第一群组q1沿光轴从物侧到成像面依次包括：第一透镜l1、第二透镜l2。第二群组q2沿光轴从物侧到成像面依次包括：第三透镜l3、第四透镜l4、第五透镜l5。第三群组q3沿光轴从物侧到成像面依次包括：第六透镜l6。第一透镜l1和第二透镜l2之间设有光阑st。
36.其中，第一透镜l1具有负光焦度，第一透镜的物侧面s1为凸面，第一透镜的像侧面s2为凹面；第二透镜l2具有负光焦度，第二透镜的物侧面s3为凹面，第二透镜的侧面s4为凸面；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；第四透镜l4具有正光焦度，第四透镜的物侧面s7和像侧面均为凸面；第五透镜l5具有负光焦度，第五透镜的物侧面和像侧面s9均为凹面，且第四透镜
l4和第五透镜l5组成胶合透镜组，第四透镜l4的像侧面和第五透镜l5的物侧面胶合组成粘合面s8；第六透镜l6具有正光焦度，第六透镜的物侧面s10在近光轴处为凸面、远离光轴处为凹面，第六透镜的像侧面s11在近光轴处为凹面、远离光轴处为凸面。
37.第一透镜l1和第六透镜l6均为玻璃非球面透镜；第二透镜l2、第三透镜l3、第四透镜l4、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。
38.本实施例提供的光学成像镜头100中各个镜片的相关参数如表1所示。
39.表1本实施例中的光学成像镜头100的各非球面的面型系数如表2所示。
40.表2本实施例提供的光学成像镜头100的畸变曲线图、mtf图以及轴向色差曲线图分别如图2、图3和图4所示。由图2中可以看出，本实施例中的光学成像镜头100的畸变整体处在-10%范围内，说明该光学成像镜头畸变小；由图3可以看出在83lp/mm条件下mtf值大于0.45，说明该光学成像镜头的成像质量好，由图4可以看出轴向色差在-0.01mm~0.04mm之间，说明该光学成像镜头100具备良好的消色差性能。
41.第二实施例本发明实施例提供的光学成像镜头200的结构示意图请参阅图5，本实施例中的光学成像镜头200的结构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：第六透镜的物侧面s10为凸面，像侧面s11为凹面；最后一镜片第六透镜l6到成像面s14之间的机械后焦加长；以及部分透镜的材质、各个镜片的相关参数和空气间隔存在差异。
42.本实施例提供的光学成像镜头200的各镜片相关参数如表3所示。
43.表3本实施例中光学成像镜头200中的各非球面的面型系数如表4所示。
44.表4本实施例提供的光学成像镜头200的畸变曲线图、mtf图以及轴向色差曲线图分别如图6、图7和图8所示。由图6中可以看出本实施例中的光学成像镜头200的畸变整体处在-10%范围内，说明该光学成像镜头畸变小；由图7可以看出在83lp/mm条件下mtf值大于0.55，说明该光学成像镜头的成像质量好，由图8可以看出轴向色差在-0.01mm~0.03mm之间，说明该光学成像镜头200具备良好的消色差性能。
45.第三实施例本发明实施例提供的光学成像镜头300的结构示意图请参阅图9，本实施例中的光学成像镜头300的结构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：第二透镜l2采用非球面镜片，第六透镜l6为负光焦度透镜，以及镜头的各个镜片的相关参数和空气间隔存在差异。
46.本实施例提供的光学成像镜头300的各镜片相关参数如表5所示。
47.表5
本实施例中光学成像镜头300的各非球面的面型系数如表6所示。
48.表6本实施例提供的光学成像镜头300的畸变曲线图、mtf图以及轴向色差曲线图分别如图10、图11和图12所示。由图10中可以看出本实施例中的光学成像镜头300的畸变整体处在-10%范围内，说明该光学成像镜头畸变小；由图11可以看出在83lp/mm条件下mtf值大于0.55，说明该光学成像镜头的成像质量好，由图12可以看出轴向色差在-0.04mm~0.04mm之间，说明该光学成像镜头300具备良好的消色差性能。
49.第四实施例本发明实施例提供的光学成像镜头400的结构示意图请参阅图9，本实施例中的光学成像镜头400的结构与第一实施例中的广角镜头100的结构大抵相同，不同之处在于：第三透镜的物侧面s5为凹面，以及镜头的各个镜片的相关参数和空气间隔存在差异。
50.本实施例提供的光学成像镜头400的各镜片相关参数如表7所示。
51.表7
本实施例中光学成像镜头400的各非球面的面型系数如表8所示。
52.表8本实施例提供的光学成像镜头400的畸变图、mtf图以及轴向色差图分别如图14、图15和图16所示。由图14中可以看出本实施例中的光学成像镜头400的畸变整体处于在-10%范围内，说明该光学成像镜头畸变小；由图15可以看出在83lp/mm条件下mtf值大于0.55，说明该光学成像镜头的成像质量好，由图16可以看出轴向色差在-0.01mm~0.03mm之间，说明该光学成像镜头400具备良好的消色差性能。
53.表9是上述四个实施例及其对应的光学特性，主要包括所述光学成像镜头的有效焦距f、光圈数f#、半视场角对应的像高ih、最大视场角fov和光学总长ttl，以及与前面每个条件式对应的数值。
54.表9
综上，本发明实施例提供的光学成像镜头至少具有以下优点：（1）所述光学成像镜头的有效焦距f均大于10mm，说明镜头具有较长的有效焦距，提升了镜头在远景时的成像性能。
55.（2）第一透镜和第六透镜均采用玻璃非球面镜片，利用非球面镜片面型特性，增大光学成像镜头进光量并有效的减小成像畸变，提高了成像质量。
56.（3）所述光学成像镜头在材料上使用全玻璃镜片和胶合工艺。全玻璃材料镜片能带给镜头良好的热稳定性，让镜头在高低温环境仍然能正常工作。胶合透镜的使用，能够改善像质，减少光能量的反射损失，从而提升成像的清晰度。在本技术中通过引入由第四透镜和第五透镜组成的胶合透镜，可有助于消除色差影响，减小系统的公差敏感度；同时胶合的第四透镜和第五透镜还可以残留部分色差以平衡光学系统的整体色差。另外，使用由第四透镜和第五透镜组成的胶合透镜还可简化镜头制造过程中的装配程序，有利于镜头的批量生产。
57.综上所述，本发明提供的光学成像镜头采用六片全玻璃镜片，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间距等，使得镜头在实现良好成像质量的同时，具有焦距长、畸变小、光圈数小、体积小、热稳定性高及成像品质好的优点。
58.第五实施例请参阅图17，所示为本发明第五实施例提供的成像设备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（complementary metal oxide semiconductor，互补性金属氧化物半导体）图像传感器，还可以是ccd（charge coupled device，电荷耦合器件）图像传感器。
59.该成像设备500可以是车载监控设备、安防设备、ar/vr设备、智能手机以及其它任意一种形态的装载了上述光学成像镜头的电子设备。
60.本实施例提供的成像设备500包括光学成像镜头100，由于光学成像镜头100具有焦距长、畸变小、光圈数小、体积小、热稳定性高及成像品质好的优点，具有光学成像镜头100的成像设备500也具有焦距长、畸变小、光圈数小、体积小、热稳定性高及成像品质好的优点。
61.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。
62.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。