一种光学系统技术方案

一种光学系统，包括第一镜组G1和第二镜组G2，两镜组的光轴完全重合，其中第一镜组G1的视场角小于60°，第二镜组G2的视场角大于90°；沿光轴方向从物方起，第一镜组G1的前段和第二镜组G2的前段的所有镜片共用，第一镜组G1的后段和第二镜组G2的后段的所有镜片均为半圆形；第一镜组G1的后段的镜片保留光轴所在的水平面下方的半圆镜片，水平面上方的半圆部分完全去除；第二镜组G2的后段的镜片保留光轴所在的水平面上方的半圆镜片，水平面下方的半圆部分完全去除；两镜组的后段的半圆形镜片组装在同一镜筒内。

【技术实现步骤摘要】
一种光学系统
本专利技术涉及一种光学系统。
技术介绍
近年来，随着汽车的数量日益增长，以及无人驾驶技术的快速发展，人们对行车安全的要求也越来越高。以往汽车的安全仅仅依靠驾驶员自己的判断，一旦驾驶员精力不集中或没有及时注意到车周围的各种环境变化，便很容易造成驾驶事故的发生。所以随着光学镜头的不断发展使人类开始利用各种车载光学镜头来辅助驾驶员进行驾驶环境的了解与判断。目前在一些高端前沿的汽车驾驶系统中，先进驾驶辅助系统(AdvancedDriverAssistantSystem)的出现，让汽车驾驶安全进入了一个新的人机交互的时代。先进驾驶辅助系统，简称ADAS，是利用安装于车上的各式各样的传感器，在第一时间收集车内外的环境数据，进行静、动态物体的辨识、侦测与追踪等技术上的处理，从而能够让驾驶者在最快的时间内察觉可能发生的危险，以引起注意和提高安全性的主动安全技术。以往这类系统局限于高端市场，近年来ADAS系统市场迅速增长正在逐步进入中端市场。与此同时，许多低技术应用在入门级乘用车领域更加常见，经过改进的新型传感器技术也在为系统布署创造新的机会与策略。ADAS系统主要由定位模块、探测模块、通信模块和控制模块等组成。其中，定位模块和模块通过GPS接收机接收GPS卫星信号，求出该车的经纬度坐标、速度、时间等信息；探测模块则是利用安装在汽车周围的光学镜头，实时观察汽车周身、道路两旁的状况；通信模块可以发送检测到的相关信息并在相互靠近的汽车之间实时地传输行驶信息；控制模块可以在即将出现事故的时候做出主动控制，从而避免事故的发生。在ADAS系统的探测模块中，目前最普遍的，由镜头、图像传感器、图像处理器、屏幕等几部分组成。首先由镜头收集汽车周围的驾驶环境信息，成像到图像传感器中，由多个镜头配合多个图像传感器从而对汽车周围行成360°成像网，多幅图像在图像处理器的处理与分析后呈现在屏幕上，供驾驶员对车周环境做出了解和判断。若是结合自动驾驶技术，则可以直接从图像中读取关键信息进行自动驾驶过程分析。在探测模块中，则最重要的就是镜头的性能。一颗性能优异的光学镜头将提供更加丰富的细节信息，极大程度的提高探测模块的整体性能，使ADAS系统具备更高更全面的安全性与普适性。目前市面上所有的ADAS系统的探测模块，都是一个单视场角的镜头配备一个图像传感器，因而每个图像传感器上只能固定单一的角度成像。在一个镜头中，不同的视场角有着不同的特征，以车正前方的光学镜头为例：大的视场角对应的是更广的视野，如同人肉眼直视一样，能够看到车前方从近端到远处的更多的物体，然而每个物体都会很小，细节信息无法呈现出来；小的视场角对应的是更狭窄的视野，如同人用望远镜观测一样，只能看到车前方很小角度范围内的少量物体，然而每个物体都会相应的在屏幕上放大，从而呈现出更多的细节信息供驾驶员或者自动驾驶系统进行信息分析。因此目前所有的ADAS系统的测试模块中，汽车在某个固定方向上(如前方)，应配备至少两个镜头：一个长焦镜头来接收远处的细节信息，一个广角镜头来接收整体环境信息(见附图1)。采用两个镜头的ADAS系统，目前都需要搭配两套图像传感器和图像处理器，且两套系统之间需要做桥接，同步信息并且进行处理。因此从镜头图像的采集到呈现在屏幕上变成可利用信息的过程中会产生一定的时差致使信息延时。汽车在高速的行驶过程中，信息延时所带来的驾驶风险会大大提升，从而使ADAS系统存在一定的安全风险。同时，两个以上的镜头配上两套以上的图像传感器、图像处理器、屏幕，会使探测模块的成本变得非常昂贵，因此也使得ADAS系统目前还停留在高端汽车驾驶系统中，没有普及到中低端汽车领域。
技术实现思路
本专利技术要克服现有技术的上述缺点，提供一种拥有高探测性能的同时兼备小型化，低成本的光学系统。一种光学系统，其特征在于：包括：第一镜组G1和第二镜组G2，两镜组的光轴完全重合，其中第一镜组G1的视场角小于60°，第二镜组G2的视场角大于90°；第一镜组G1和第二镜组G2满足以下公式：-0.01mm≤TTL1-TTL2≤0.01mm(式1)其中：沿光轴方向从物方起，TTL1是第一镜组G1第一镜片L11前表面中心到第一镜组G1的第一像面T1的距离；TTL2是第二镜组G2第一镜片L21前表面中心到第二镜组G2的第二像面T2的距离；第一镜组G1被第一光阑STP1分为前段和后段，第二镜组G2被第二光阑STP2分为前段和后段，且满足以下公式：-0.03mm≤SS1-SS2≤0.03mm；(式2)SS3-SS1≥0.1mm；(式3)其中：沿光轴方向从物方起，SS1是第一镜组G1第一镜片L11前表面中心到第一光阑STP1的距离；SS2是第二镜组G2第一镜片L21前表面中心到第二光阑STP2的距离；SS3是第二镜组G2第一镜片L21前表面中心到第二镜组G2位于光阑STP2后的第一个镜片前表面中心的距离；第一镜组G1的前段和第二镜组G2的前段的所有镜片共用，第一镜组G1的后段和第二镜组G2的后段的所有镜片均为半圆形；第一镜组G1的后段的镜片保留光轴所在的水平面上方的半圆镜片，水平面下方的半圆部分完全去除；第二镜组G2的后段的镜片保留光轴所在的水平面下方的半圆镜片，水平面上方的半圆部分完全去除；两镜组的后段的半圆形镜片组装在同一镜筒内，第一镜组的后段的镜片位于以光轴所在水平面为界限的上方，第二镜组的后段的镜片位于以光轴所在水平面为界限的下方(见附图3)。进一步，第一镜组G1的第一像面T1和第二镜组G2的第二像面T2位于同一个图像传感器P上。本专利技术的工作原理是，光线通过光学系统的两个镜组，会在像面呈现出两个半圆(见附图4)：光线通过两镜组共用的前段和第一镜组G1的后段后将在第一像面T1成像出一个半圆；光线通过两镜组共用的前段和第二镜组G2的后段后将在第二像面T2成像出一个半圆。因为两镜组的光学总长TTL十分接近，在至少共用前段所有镜片的情况下，两镜组的像面位置会十分接近甚至位置相同。将长方形的图像传感器放在两镜组像面位置接收图像时(若两镜组像面不重合则放在两个像面的中间位置)，图像传感器的上半部分为第一镜组G1的半圆成像，图像传感器的下半部分为第二镜组G2的半圆成像。通过此种光学系统，可以使一颗镜头拥有两个视场角，光线经过镜头到达传感器后，能在屏幕上显示两个不同角度的画面(见附图2)：屏幕的上半部分显示的是长焦镜头的实时状态，屏幕的下半部分显示的是广角镜头的实时状态。并且本专利技术的两镜组在设计时，利用正负透镜补偿等较为复杂的设计方法，使其光学后焦不敏感。对于光学后焦不敏感的镜头，即使像面位置发生一定量的偏移，也不会对像质产生较大的影响，因此两镜组像面即使存在一定的间隔，用同一个图像传感器在两镜组像面间的某个位置进行图像接收，同样可以获得高质量的图像和丰富的信息，提高因装配问题所造成的像质降低以及图像信息丢失问题。本专利技术通过具有创新的光学设计和结构组合方式，实现了一颗镜头同时具备两个视场角，在光线经过镜头到达传感器后，屏幕能显示两个不同角度的画面，此方式解决了目前ADAS系统探测模块中，一个图像传感器无法同时接收两个距离的位置的信息的问题。并且本专利技术的镜头在设计时利用正负透镜补偿等方法，使其光学后焦不敏感；对于光学后焦不敏感的镜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学系统，其特征在于：包括：第一镜组G1和第二镜组G2，两镜组的光轴完全重合，其中第一镜组G1的视场角小于60°，第二镜组G2的视场角大于90°；第一镜组G1和第二镜组G2满足以下公式：‑0.01mm≤TTL1‑TTL2≤0.01mm         (式1)其中：沿光轴方向从物方起，TTL1是第一镜组G1第一镜片L11前表面中心到第一镜组G1的第一像面T1的距离；TTL2是第二镜组G2第一镜片L21前表面中心到第二镜组G2的第二像面T2的距离；第一镜组G1被第一光阑STP1分为前段和后段，第二镜组G2被第二光阑STP2分为前段和后段，且满足以下公式：‑0.03mm≤SS1‑SS2≤0.03mm；            (式2)SS3‑SS1≥0.1mm；                     (式3)其中：沿光轴方向从物方起，SS1是第一镜组G1第一镜片L11前表面中心到第一光阑STP1的距离；SS2是第二镜组G2第一镜片L21前表面中心到第二光阑STP2的距离；SS3是第二镜组G2第一镜片L21前表面中心到第二镜组G2位于光阑STP2后的第一个镜片前表面中心的距离；第一镜组G1的前段和第二镜组G2的前段的所有镜片共用，第一镜组G1的后段和第二镜组G2的后段的所有镜片均为半圆形；第一镜组G1的后段的镜片保留光轴所在的水平面上方的半圆镜片，水平面下方的半圆部分完全去除；第二镜组G2的后段的镜片保留光轴所在的水平面下方的半圆镜片，水平面上方的半圆部分完全去除；两镜组的后段的半圆形镜片组装在同一镜筒内，第一镜组的后段的镜片位于以光轴所在水平面为界限的上方，第二镜组的后段的镜片位于以光轴所在水平面为界限的下方。...

【技术特征摘要】
1.一种光学系统，其特征在于：包括：第一镜组G1和第二镜组G2，两镜组的光轴完全重合，其中第一镜组G1的视场角小于60°，第二镜组G2的视场角大于90°；第一镜组G1和第二镜组G2满足以下公式：-0.01mm≤TTL1-TTL2≤0.01mm(式1)其中：沿光轴方向从物方起，TTL1是第一镜组G1第一镜片L11前表面中心到第一镜组G1的第一像面T1的距离；TTL2是第二镜组G2第一镜片L21前表面中心到第二镜组G2的第二像面T2的距离；第一镜组G1被第一光阑STP1分为前段和后段，第二镜组G2被第二光阑STP2分为前段和后段，且满足以下公式：-0.03mm≤SS1-SS2≤0.03mm；(式2)SS3-SS1≥0.1mm；(式3)其中：沿光轴方向从物方起，SS1是第一镜组G1第一镜片L11前表面中心到第一光阑STP1的距离；SS2...

【专利技术属性】
技术研发人员：诸益炜，尚洁阳，盛亚茗，张平华，马斯颖，
申请(专利权)人：嘉兴中润光学科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33