一种用于汽车像素大灯检测的缩距镜的制作方法

1.本发明涉及缩距镜技术领域，具体涉及一种用于汽车像素大灯检测的缩距镜。


背景技术：

2.在现有技术中，为了实现汽车前大灯照明功能检测的设备小型化需求，通常采用缩距镜来使照明距离和区域减小。目前的缩距镜通常采用一片或两片式设计，使用场景也是适用于远近光灯的检测和调试，缩距镜的工作原理是将原本投影在远距离的虚像经过镜片的光路折转变成投影在近距离的实像；
3.针对现有技术存在以下问题：
4.1、目前车灯检测使用的缩距镜镜片数量只有一片或两片，虽然可以实现缩距功能，但是引入的像差较多导致缩距后的成像质量大幅度下降，无法对像素化的车灯进行有效测试的问题。
5.2、目前像素化的车灯出光口径较大，而市面上缺少相应大光圈的缩距镜，难以对车灯的光效进行有效测试的问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种用于汽车像素大灯检测的缩距镜，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
8.一种用于汽车像素大灯检测的缩距镜，包括光轴a，所述沿光轴a方向从物侧到像侧依次包括：孔径光阑stop；具有正光焦度的第一透镜l1，第一透镜l1的物侧面和像侧面分别为s1面和s2面；具有负光焦度的第二透镜l2，第二透镜l2的物侧面和像侧面分别为s3面和s4面；具有正光焦度的第三透镜l3，第三透镜l3的物侧面和像侧面分别为s5面和s6面；具有负光焦度的第四透镜l4，第四透镜l4的物侧面和像侧面分别为s7面和s8面。
9.所述第一透镜l1、第二透镜l2、第三透镜l3、第四透镜l4均采用玻璃材料。
10.本发明技术方案的进一步改进在于：所述s1面为凸面、s2面为凹面，所述s3面为凸面或平面或凹面、s4面为凹面，所述s5面为凹面或平面或凹面，s6面为凸面，所述s7面为凹面，s8面为凸面。
11.本发明技术方案的进一步改进在于：所述孔径光阑stop与s1面的最短距离d1满足：d1≥2cm。
12.本发明技术方案的进一步改进在于：所述像面与s8面的最短距离d2满足：d2≤150cm。
13.本发明技术方案的进一步改进在于：待测模组出光面直径为d3，缩距镜的入瞳直径为d4，满足d4≥d3≥30mm。
14.本发明技术方案的进一步改进在于：待测模组出射角为θ1，缩距镜的入射角为θ2，满足θ2≥θ1且θ2≤30
°
。
15.本发明技术方案的进一步改进在于：工业相机在像面位置的单像素尺寸为d1*d2mm，待测模组的像素数为m*n个，测试同时点亮k1*k2个像素的图像解析力，则经过缩距镜后的图像尺寸满足：h≥m/k1*d1,v≥n/k2*d2，其中h为图像的长度，v为图像的宽度。
16.本发明技术方案的进一步改进在于：工业相机在像面位置的单像素尺寸为d1*d2mm，测试待测模组同时点亮k1*k2个像素的图像解析力，则缩距镜的图像解析力mtf满足：mtf≥50％@1/(d1*k1*2)lp/mm，mtf≥50％@1/(d2*k2*2)lp/mm；其中mtf≥50％@1/(d1*k1*2)lp/mm表示在1/(d1*k1*2)lp/mm下镜头mtf值≥50％。
17.由于采用了上述技术方案，本发明相对现有技术来说，取得的技术进步是：
18.1、本发明提供一种用于汽车像素大灯检测的缩距镜，通过优化各个透镜的正负光焦度和镜片间隔，使镜头像差得到有效矫正，从而保证经过本发明镜头缩距后的图像解析力与缩距前的图像解析力基本一致；使用本发明镜头可在保证图像还原性的同时，减小投影距离和投影区域的尺寸，节省测试空间和测试成本。
19.2、本发明提供一种用于汽车像素大灯检测的缩距镜，采用4片式球面玻璃设计，结构简单加工便捷，有很好的可制造性和性价比，并且玻璃拥有较高的透过率，可降低由缩距镜引入的杂散光风险。
20.3、本发明提供一种用于汽车像素大灯检测的缩距镜，采用正负透镜组合和镜片参数合理搭配，使缩距镜镜头的像差得到较好的矫正，减小缩距镜引入的像差，增加测量系统测试的准确性。
附图说明
21.图1为本发明的缩距镜结构示意图；
22.图2为本发明的待测模组和缩距镜结构示意图；
23.图3为本发明的缩距镜的工作原理示意图；
24.图4为本发明的逆光路设计下不加缩距镜前的镜头fft mtf曲线示意图；
25.图5为本发明的逆光路设计下加缩距镜后的镜头fft mtf曲线示意图；
26.图6为本发明的逆光路设计下不加缩距镜前的镜头fft mtf和视场曲线比较示意图；
27.图7为本发明的逆光路设计下加缩距镜后的镜头fft mtf和视场曲线比较示意图。
28.图中：光轴为a，孔径光阑stop，正透镜l1，负透镜l2、正透镜l3和负透镜l4，其中s1面为凸面，s2面为凹面，s3面为平面，s4面为凹面，s5面为平面，s6面为凸面，s7面为凹面，s8面为凸面，孔径光阑stop与s1面的最短距离为d1，待测模组出光面直径为d3，缩距镜的入瞳直径为d4，待测模组出射角为θ1，缩距镜的入射角为θ2。
具体实施方式
29.下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
30.如图1-7所示，本发明提供了一种用于汽车像素大灯检测的缩距镜，包括光轴a，沿光轴a方向从物侧到像侧依次包括：孔径光阑stop；具有正光焦度的第一透镜l1，第一透镜l1的物侧面和像侧面分别为s1面和s2面；具有负光焦度的第二透镜l2，第二透镜l2的物侧面和像侧面分别为s3面和s4面；具有正光焦度的第三透镜l3，第三透镜l3的物侧面和像侧
面分别为s5面和s6面；具有负光焦度的第四透镜l4，第四透镜l4的物侧面和像侧面分别为s7面和s8面；
31.第一透镜l1、第二透镜l2、第三透镜l3、第四透镜l4均采用玻璃材料。
32.其中s1面为凸面、s2面为凹面，s3面为凸面或平面或凹面、s4面为凹面，s5面为凹面或平面或凹面，s6面为凸面，s7面为凹面，s8面为凸面。
33.其中孔径光阑stop与s1面的最短距离d1满足：d1≥2cm。
34.其中像面与s8面的最短距离d2满足：d2≤150cm。
35.其中待测模组出光面直径为d3，缩距镜的入瞳直径为d4，满足d4≥d3≥30mm。
36.其中待测模组出射角为θ1，缩距镜的入射角为θ2，满足θ2≥θ1且θ2≤30
°
。
37.其中工业相机在像面位置的单像素尺寸为d1*d2mm，待测模组的像素数为m*n个，测试同时点亮k1*k2个像素的图像解析力，则经过缩距镜后的图像尺寸满足：h≥m/k1*d1,v≥n/k2*d2，其中h为图像的长度，v为图像的宽度。
38.其中工业相机在像面位置的单像素尺寸为d1*d2mm，测试待测模组同时点亮k1*k2个像素的图像解析力，则缩距镜的图像解析力mtf满足：mtf≥50％@1/(d1*k1*2)lp/mm，mtf≥50％@1/(d2*k2*2)lp/mm；其中mtf≥50％@1/(d1*k1*2)lp/mm表示在1/(d1*k1*2)lp/mm下镜头mtf值≥50％。
39.在本实施例中，采用4片式球面玻璃设计，结构简单加工便捷，有很好的可制造性和性价比，并且玻璃拥有较高的透过率，可降低由缩距镜引入的杂散光风险，通过优化各个透镜的正负光焦度和镜片间隔，使镜头像差得到有效矫正，从而保证经过本发明镜头缩距后的图像解析力与缩距前的图像解析力基本一致；使用本发明镜头可在保证图像还原性的同时，减小投影距离和投影区域的尺寸，节省测试空间和测试成本，采用正负透镜组合和镜片参数合理搭配，使缩距镜镜头的像差得到较好的矫正，减小缩距镜引入的像差，增加测量系统测试的准确性。
40.由图4加缩距镜前后fft mtf的对比，本发明缩距镜像差矫正能力较好，能够在减小投影距离的同时，较好的展示镜头的性能。
41.表1：实施例1缩距镜表面参数
42.表面编号表面类型曲率半径厚度折射率阿贝数口径物面球面无限-10000
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光阑球面无限60.0000
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25.0002球面115.680012.51661.710148.743.142 3球面457.81303.2160
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42.990 4球面无限13.09521.702535.043.020 5球面122.922930.6429
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43.326 6球面无限16.35901.686239.450.683 7球面-132.93789.1704
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51.771 8球面-126.717151.781044.152.020 9球面-352.72321000
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54.512像面球面无限0
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43.镜头视场角fov＝30
°
，孔径光阑与镜头第一面的最短距离为6cm，使用的工业相机
视场角为29.4*19.8
°
，像素数为5472*3648，在1米处的单像素尺寸为0.094*0.094mm，待测模组的像素数为1152*576个，测试同时点亮1*1个像素的图像解析力，经缩距镜后的像面尺寸为610*305mm镜头解析力mtf＞50％@5lp/mm。
44.表2：实施例2缩距镜表面参数
45.表面编号表面类型曲率半径厚度折射率阿贝数口径物面球面无限-10000
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光阑球面无限60.0000
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25.0002球面120.106412.02551.74444.943.045 3球面490.85432.7080
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42.903 4球面2882.61945.00001.64833.842.930 5球面133.048936.2522
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43.030 6球面-996.791625.00001.56956.050.088 7球面-77.14294.0143
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51.287 8球面-72.99385.00001.58961.350.504 9球面-407.23111000
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55.000像面球面无限0
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46.镜头视场角fov＝30
°
，孔径光阑与镜头第一面的最短距离为6cm，使用的工业相机视场角为29.4*19.8
°
，像素数为5472*3648，在1米处的单像素尺寸为0.094*0.094mm，待测模组的像素数为1152*576个，测试同时点亮1*1个像素的图像解析力，经缩距镜后的像面尺寸为610*305mm镜头解析力mtf＞50％@5lp/mm。
47.表3：实施例3缩距镜表面参数
[0048][0049]
[0050]
镜头视场角fov＝30
°
，孔径光阑与镜头第一面的最短距离为2cm，使用的工业相机视场角为29.4*19.8
°
，像素数为5472*3648，在1米处的单像素尺寸为0.094*0.094mm，待测模组的像素数为1152*576个，测试同时点亮1*1个像素的图像解析力，经缩距镜后的像面尺寸为610*305mm镜头解析力mtf＞50％@5lp/mm。
[0051]
如图1所示，本发明公开了一种大孔径的缩距投影镜头，沿光轴a方向从物侧到像侧依次包括：孔径光阑stop、具有正光焦度的第一透镜l1、具有负光焦度的第二透镜l2、具有正光焦度的第三透镜l3、具有负光焦度的第四透镜l4。第一透镜l1、第二透镜l2、第三透镜l3、第四透镜l4均采用玻璃材料，通过优化各个透镜的正负光焦度和镜片间隔，使镜头像差得到有效矫正，从而保证经过本发明镜头缩距后的图像解析力与缩距前的图像解析力基本一致；使用本发明镜头可在保证图像还原性的同时，减小投影距离和投影区域的尺寸，节省测试空间和测试成本。
[0052]
上文一般性的对本发明做了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之做一些修改或改进，这对于技术领域的一般技术人员是显而易见的。因此，在不脱离本发明思想精神的修改或改进，均在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种用于汽车像素大灯检测的缩距镜，包括光轴a，其特征在于：所述沿光轴a方向从物侧到像侧依次包括：孔径光阑stop；具有正光焦度的第一透镜l1，第一透镜l1的物侧面和像侧面分别为s1面和s2面；具有负光焦度的第二透镜l2，第二透镜l2的物侧面和像侧面分别为s3面和s4面；具有正光焦度的第三透镜l3，第三透镜l3的物侧面和像侧面分别为s5面和s6面；具有负光焦度的第四透镜l4，第四透镜l4的物侧面和像侧面分别为s7面和s8面；所述第一透镜l1、第二透镜l2、第三透镜l3、第四透镜l4均采用玻璃材料。2.根据权利要求1所述的一种用于汽车像素大灯检测的缩距镜，其特征在于：所述s1面为凸面、s2面为凹面，所述s3面为凸面或平面或凹面、s4面为凹面，所述s5面为凹面或平面或凹面，s6面为凸面，所述s7面为凹面，s8面为凸面。3.根据权利要求1所述的一种用于汽车像素大灯检测的缩距镜，其特征在于：所述孔径光阑stop与s1面的最短距离d1满足：d1≥2cm。4.根据权利要求1所述的一种用于汽车像素大灯检测的缩距镜，其特征在于：所述像面与s8面的最短距离d2满足：d2≤150cm。5.根据权利要求1所述的一种用于汽车像素大灯检测的缩距镜，其特征在于：待测模组出光面直径为d3，缩距镜的入瞳直径为d4，满足d4≥d3≥30mm。6.根据权利要求1所述的一种用于汽车像素大灯检测的缩距镜，其特征在于：待测模组出射角为θ1，缩距镜的入射角为θ2，满足θ2≥θ1且θ2≤30
°
。7.根据权利要求1所述的一种用于汽车像素大灯检测的缩距镜，其特征在于：工业相机在像面位置的单像素尺寸为d1*d2mm，待测模组的像素数为m*n个，测试同时点亮k1*k2个像素的图像解析力，则经过缩距镜后的图像尺寸满足：h≥m/k1*d1,v≥n/k2*d2，其中h为图像的长度，v为图像的宽度。8.根据权利要求1所述的一种用于汽车像素大灯检测的缩距镜，其特征在于：工业相机在像面位置的单像素尺寸为d1*d2mm，测试待测模组同时点亮k1*k2个像素的图像解析力，则缩距镜的图像解析力mtf满足：mtf≥50％@1/(d1*k1*2)lp/mm，mtf≥50％@1/(d2*k2*2)lp/mm；其中mtf≥50％@1/(d1*k1*2)lp/mm表示在1/(d1*k1*2)lp/mm下镜头mtf值≥50％。

技术总结
本发明公开了一种用于汽车像素大灯检测的缩距镜，涉及缩距镜技术领域，包括光轴a，所述沿光轴a方向从物侧到像侧依次包括：孔径光阑Stop；具有正光焦度的第一透镜L1，具有负光焦度的第二透镜L2，具有正光焦度的第三透镜L3，具有负光焦度的第四透镜L4。本发明通过优化各个透镜的正负光焦度和镜片间隔，使镜头像差得到有效矫正，从而保证经过本发明镜头缩距后的图像解析力与缩距前的图像解析力基本一致；使用本发明镜头可在保证图像还原性的同时，减小投影距离和投影区域的尺寸，节省测试空间和测试成本。空间和测试成本。空间和测试成本。


技术研发人员：宋健 张海升 祁高进 唐磊
受保护的技术使用者：常州星宇车灯股份有限公司
技术研发日：2023.07.14
技术公布日：2023/10/11