一種光學系統(tǒng)的制作方法

本發(fā)明涉及一種光學系統(tǒng)。
背景技術：
：近年來，隨著汽車的數(shù)量日益增長，以及無人駕駛技術的快速發(fā)展，人們對行車安全的要求也越來越高。以往汽車的安全僅僅依靠駕駛員自己的判斷，一旦駕駛員精力不集中或沒有及時注意到車周圍的各種環(huán)境變化，便很容易造成駕駛事故的發(fā)生。所以隨著光學鏡頭的不斷發(fā)展使人類開始利用各種車載光學鏡頭來輔助駕駛員進行駕駛環(huán)境的了解與判斷。目前在一些高端前沿的汽車駕駛系統(tǒng)中，先進駕駛輔助系統(tǒng)(AdvancedDriverAssistantSystem)的出現(xiàn)，讓汽車駕駛安全進入了一個新的人機交互的時代。先進駕駛輔助系統(tǒng)，簡稱ADAS，是利用安裝于車上的各式各樣的傳感器，在第一時間收集車內(nèi)外的環(huán)境數(shù)據(jù)，進行靜、動態(tài)物體的辨識、偵測與追蹤等技術上的處理，從而能夠讓駕駛者在最快的時間內(nèi)察覺可能發(fā)生的危險，以引起注意和提高安全性的主動安全技術。以往這類系統(tǒng)局限于高端市場，近年來ADAS系統(tǒng)市場迅速增長正在逐步進入中端市場。與此同時，許多低技術應用在入門級乘用車領域更加常見，經(jīng)過改進的新型傳感器技術也在為系統(tǒng)布署創(chuàng)造新的機會與策略。ADAS系統(tǒng)主要由定位模塊、探測模塊、通信模塊和控制模塊等組成。其中，定位模塊和模塊通過GPS接收機接收GPS衛(wèi)星信號，求出該車的經(jīng)緯度坐標、速度、時間等信息；探測模塊則是利用安裝在汽車周圍的光學鏡頭，實時觀察汽車周身、道路兩旁的狀況；通信模塊可以發(fā)送檢測到的相關信息并在相互靠近的汽車之間實時地傳輸行駛信息；控制模塊可以在即將出現(xiàn)事故的時候做出主動控制，從而避免事故的發(fā)生。在ADAS系統(tǒng)的探測模塊中，目前最普遍的，由鏡頭、圖像傳感器、圖像處理器、屏幕等幾部分組成。首先由鏡頭收集汽車周圍的駕駛環(huán)境信息，成像到圖像傳感器中，由多個鏡頭配合多個圖像傳感器從而對汽車周圍行成360°成像網(wǎng)，多幅圖像在圖像處理器的處理與分析后呈現(xiàn)在屏幕上，供駕駛員對車周環(huán)境做出了解和判斷。若是結合自動駕駛技術，則可以直接從圖像中讀取關鍵信息進行自動駕駛過程分析。在探測模塊中，則最重要的就是鏡頭的性能。一顆性能優(yōu)異的光學鏡頭將提供更加豐富的細節(jié)信息，極大程度的提高探測模塊的整體性能，使ADAS系統(tǒng)具備更高更全面的安全性與普適性。目前市面上所有的ADAS系統(tǒng)的探測模塊，都是一個單視場角的鏡頭配備一個圖像傳感器，因而每個圖像傳感器上只能固定單一的角度成像。在一個鏡頭中，不同的視場角有著不同的特征，以車正前方的光學鏡頭為例：大的視場角對應的是更廣的視野，如同人肉眼直視一樣，能夠看到車前方從近端到遠處的更多的物體，然而每個物體都會很小，細節(jié)信息無法呈現(xiàn)出來；小的視場角對應的是更狹窄的視野，如同人用望遠鏡觀測一樣，只能看到車前方很小角度范圍內(nèi)的少量物體，然而每個物體都會相應的在屏幕上放大，從而呈現(xiàn)出更多的細節(jié)信息供駕駛員或者自動駕駛系統(tǒng)進行信息分析。因此目前所有的ADAS系統(tǒng)的測試模塊中，汽車在某個固定方向上(如前方)，應配備至少兩個鏡頭：一個長焦鏡頭來接收遠處的細節(jié)信息，一個廣角鏡頭來接收整體環(huán)境信息(見附圖1)。采用兩個鏡頭的ADAS系統(tǒng)，目前都需要搭配兩套圖像傳感器和圖像處理器，且兩套系統(tǒng)之間需要做橋接，同步信息并且進行處理。因此從鏡頭圖像的采集到呈現(xiàn)在屏幕上變成可利用信息的過程中會產(chǎn)生一定的時差致使信息延時。汽車在高速的行駛過程中，信息延時所帶來的駕駛風險會大大提升，從而使ADAS系統(tǒng)存在一定的安全風險。同時，兩個以上的鏡頭配上兩套以上的圖像傳感器、圖像處理器、屏幕，會使探測模塊的成本變得非常昂貴，因此也使得ADAS系統(tǒng)目前還停留在高端汽車駕駛系統(tǒng)中，沒有普及到中低端汽車領域。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明要克服現(xiàn)有技術的上述缺點，提供一種擁有高探測性能的同時兼?zhèn)湫⌒突?，低成本的光學系統(tǒng)。一種光學系統(tǒng)，其特征在于：包括：第一鏡組G1和第二鏡組G2，兩鏡組的光軸完全重合，其中第一鏡組G1的視場角小于60°，第二鏡組G2的視場角大于90°；第一鏡組G1和第二鏡組G2滿足以下公式：-0.01mm≤TTL1-TTL2≤0.01mm(式1)其中：沿光軸方向從物方起，TTL1是第一鏡組G1第一鏡片L11前表面中心到第一鏡組G1的第一像面T1的距離；TTL2是第二鏡組G2第一鏡片L21前表面中心到第二鏡組G2的第二像面T2的距離；第一鏡組G1被第一光闌STP1分為前段和后段，第二鏡組G2被第二光闌STP2分為前段和后段，且滿足以下公式：-0.03mm≤SS1-SS2≤0.03mm；(式2)SS3-SS1≥0.1mm；(式3)其中：沿光軸方向從物方起，SS1是第一鏡組G1第一鏡片L11前表面中心到第一光闌STP1的距離；SS2是第二鏡組G2第一鏡片L21前表面中心到第二光闌STP2的距離；SS3是第二鏡組G2第一鏡片L21前表面中心到第二鏡組G2位于光闌STP2后的第一個鏡片前表面中心的距離；第一鏡組G1的前段和第二鏡組G2的前段的所有鏡片共用，第一鏡組G1的后段和第二鏡組G2的后段的所有鏡片均為半圓形；第一鏡組G1的后段的鏡片保留光軸所在的水平面上方的半圓鏡片，水平面下方的半圓部分完全去除；第二鏡組G2的后段的鏡片保留光軸所在的水平面下方的半圓鏡片，水平面上方的半圓部分完全去除；兩鏡組的后段的半圓形鏡片組裝在同一鏡筒內(nèi)，第一鏡組的后段的鏡片位于以光軸所在水平面為界限的上方，第二鏡組的后段的鏡片位于以光軸所在水平面為界限的下方(見附圖3)。進一步，第一鏡組G1的第一像面T1和第二鏡組G2的第二像面T2位于同一個圖像傳感器P上。本發(fā)明的工作原理是，光線通過光學系統(tǒng)的兩個鏡組，會在像面呈現(xiàn)出兩個半圓(見附圖4)：光線通過兩鏡組共用的前段和第一鏡組G1的后段后將在第一像面T1成像出一個半圓；光線通過兩鏡組共用的前段和第二鏡組G2的后段后將在第二像面T2成像出一個半圓。因為兩鏡組的光學總長TTL十分接近，在至少共用前段所有鏡片的情況下，兩鏡組的像面位置會十分接近甚至位置相同。將長方形的圖像傳感器放在兩鏡組像面位置接收圖像時(若兩鏡組像面不重合則放在兩個像面的中間位置)，圖像傳感器的上半部分為第一鏡組G1的半圓成像，圖像傳感器的下半部分為第二鏡組G2的半圓成像。通過此種光學系統(tǒng)，可以使一顆鏡頭擁有兩個視場角，光線經(jīng)過鏡頭到達傳感器后，能在屏幕上顯示兩個不同角度的畫面(見附圖2)：屏幕的上半部分顯示的是長焦鏡頭的實時狀態(tài)，屏幕的下半部分顯示的是廣角鏡頭的實時狀態(tài)。并且本發(fā)明的兩鏡組在設計時，利用正負透鏡補償?shù)容^為復雜的設計方法，使其光學后焦不敏感。對于光學后焦不敏感的鏡頭，即使像面位置發(fā)生一定量的偏移，也不會對像質(zhì)產(chǎn)生較大的影響，因此兩鏡組像面即使存在一定的間隔，用同一個圖像傳感器在兩鏡組像面間的某個位置進行圖像接收，同樣可以獲得高質(zhì)量的圖像和豐富的信息，提高因裝配問題所造成的像質(zhì)降低以及圖像信息丟失問題。本發(fā)明通過具有創(chuàng)新的光學設計和結構組合方式，實現(xiàn)了一顆鏡頭同時具備兩個視場角，在光線經(jīng)過鏡頭到達傳感器后，屏幕能顯示兩個不同角度的畫面，此方式解決了目前ADAS系統(tǒng)探測模塊中，一個圖像傳感器無法同時接收兩個距離的位置的信息的問題。并且本發(fā)明的鏡頭在設計時利用正負透鏡補償?shù)确椒?，使其光學后焦不敏感；對于光學后焦不敏感的鏡頭，即使像面位置發(fā)生一定量的偏移，也不會對像質(zhì)產(chǎn)生較大的影響。因此，兩鏡組像面即使存在一定的間隔，用同一個圖像傳感器在兩鏡組像面間的某個位置進行圖像接收，同樣可以獲得高質(zhì)量的圖像和豐富的信息，從而解決因裝配所造成的像質(zhì)降低以及圖像信息丟失等問題。此外，再搭配AA調(diào)焦自動化裝配工藝，精準地定位圖像傳感器的裝配位置，大幅度提高良品率有效降低生產(chǎn)成本，實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。同時本發(fā)明的單顆鏡頭具備兩個視場角，在汽車的某個方向上的探測僅用一顆鏡頭、一套圖像傳感器和圖像處理器即可實現(xiàn)長焦、廣角兩種探測需求，這也使得探測系統(tǒng)的成本大大降低。綜上，本發(fā)明的優(yōu)點是使ADAS系統(tǒng)的探測模塊擁有高探測性能的同時兼?zhèn)湫⌒突?，低成本，大批量生產(chǎn)等優(yōu)勢。另外，本發(fā)明在一些特定的安防監(jiān)控，圖像檢測，智能家居等領域也可以有廣泛的應用。附圖說明圖1是現(xiàn)有車載ADAS系統(tǒng)屏幕示意圖，畫面分布在兩個不同的顯示屏；圖2是本發(fā)明屏幕顯示示意圖，畫面位于同一顯示屏上；圖3是本發(fā)明的光學結構示意圖；圖4是本發(fā)明成像結果示意圖；圖5是實施例中第一鏡組G1的MTF圖；圖6是實施例中第一鏡組G1相對于d線的各像差圖；圖7是實施例中第二鏡組G2的MTF圖；圖8是實施例中第二鏡組G2相對于d線的各像差圖。具體實施方式下面結合附圖，進一步說明本發(fā)明的技術方案。參照附圖2-8：一種光學系統(tǒng)，其特征在于：包括：第一鏡組G1和第二鏡組G2，兩鏡組的光軸完全重合，其中第一鏡組G1的視場角為50°，第二鏡組G2的視場角為100°；第一鏡組G1和第二鏡組G2滿足以下公式：TTL1-TTL2＝0其中：沿光軸方向從物方起，TTL1是第一鏡組G1第一鏡片L11前表面中心到第一鏡組G1的第一像面T1的距離；TTL2是第二鏡組G2第一鏡片L21前表面中心到第二鏡組G2的第二像面T2的距離；第一鏡組G1被第一光闌STP1分為前段和后段，第二鏡組G2被第二光闌STP2分為前段和后段，且滿足以下公式：SS1-SS2＝0；SS3-SS1＝3.15mm；其中：沿光軸方向從物方起，SS1是第一鏡組G1第一鏡片L11前表面中心到第一光闌STP1的距離；SS2是第二鏡組G2第一鏡片L21前表面中心到第二光闌STP2的距離；SS3是第二鏡組G2第一鏡片L21前表面中心到第二鏡組G2位于光闌STP2后的第一個鏡片L25前表面中心的距離；第一鏡組G1由七個鏡片組成，從物側(cè)到像側(cè)依次包括：具有負光焦度的第一鏡片L11，具有負光焦度的第二鏡片L12，具有正光焦度的第三鏡片L13、具有負光焦度的第四鏡片L14、光闌、具有正光焦度的膠合鏡片L15/L16、具有正光焦度的第七鏡片L17組成。第二鏡組G2由八個鏡片組成，從物側(cè)到像側(cè)依次包括：具有負光焦度的第一鏡片L21，具有負光焦度的第二鏡片L22，具有正光焦度的第三鏡片L23、具有負光焦度的第四鏡片L24、光闌、具有正光焦度的第五鏡片L25、具有負光焦度的膠合鏡片L26/L27、具有正光焦度的第八鏡片L28組成。第一鏡組G1的前段和第二鏡組G2的光闌及前段的所有鏡片共用，第一鏡組G1的后段和第二鏡組G2的后段的所有鏡片均為半圓形；第一鏡組G1的后段的鏡片保留光軸所在的水平面上方的半圓鏡片，水平面下方的半圓部分完全去除；第二鏡組G2的后段的鏡片保留光軸所在的水平面下方的半圓鏡片，水平面上方的半圓部分完全去除；兩鏡組的后段的半圓形鏡片組裝在同一鏡筒內(nèi)，第一鏡組的后段的鏡片位于以光軸所在水平面為界限的上方，第二鏡組的后段的鏡片位于以光軸所在水平面為界限的下方。表1是第一鏡組G1的結構參數(shù)。表2是第二鏡組G2的結構參數(shù)。表1表2表面序號表面類型曲率半徑厚度折射率阿貝數(shù)S1球面23.0871.001.7845.7S2球面7.8846.04S3球面15.8631.401.7256.2S4球面7.4512.79S5球面15.8852.201.4870.1S6球面INF1.08S7球面9.8762.001.9551.4S8球面5.8812.01光闌球面INF3.15S10球面12.1783.971.9135.2S11球面-9.9331.21S12球面-17.9291.091.9218.0S13球面5.7153.581.4870.1S14球面-7.0720.67S15球面10.7165.411.8342.0S16球面-112.395.30像面球面第一鏡組G1的第一像面T1和第二鏡組G2的第二像面T2位于同一個圖像傳感器P上。依照本實施例，本領域技術人員可以改變參數(shù)，第一鏡組G1的視場角也可以取小于60°的其他值，第二鏡組G2的視場角也可以取大于90°的其他值，實現(xiàn)類似的實施例。本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構思的實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護范圍不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護范圍也及于本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明構思所能夠想到的等同技術手段。當前第1頁1 2 3