CN110177198B - 一种应用于监控系统的双光变焦光学系统 - Google Patents

一种应用于监控系统的双光变焦光学系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用于监控系统的双光变焦光学系统，包括光学镜头一群、光学镜头二群、以及分光模块，其中一束光波射出方向设有第一光阑、光学镜头三群、光学镜头四群和第一感光芯片，另外一束光波射出方向设有第二光阑、光学镜头五群、光学镜头六群和第二感光芯片；光学系统还包括图像处理系统；光学镜头一群为固定透镜群，包括有第一透镜，第一透镜的光焦度为负，第二透镜，第二透镜的光焦度为正，第三透镜，第三透镜的光焦度为正。本发明采用分光模块将不同波长的光分离开来，然后不同波长范围光波又分别被不同的感光芯片接收，从而使得感光芯片的清晰度会有提升，使拍摄系统最后形成的整个画面清晰度大大提升。

Description

一种应用于监控系统的双光变焦光学系统
【技术领域】
本发明涉及一种双光拍摄系统，尤其涉及一种应用于监控系统的双光变焦光学系统。
【背景技术】
目前监控拍摄系统广泛应用到人们的日常生活中。但是目前的安防监控、路况监控系统存在如下缺点:
1、现有拍摄系统采用单一镜头匹配单一感光芯片的方式，对于单一感光芯片需要接收的光波波长比较宽，因此，导致整体画面清晰度不高，拍摄出来的效果不好；
2、现有拍摄系统采用单一镜头匹配单一感光芯片的方式，反映各个颜色的波长在单一感光芯片上还原的不好，从而出现拍摄画面色彩不够饱满的现象；
3、现有拍摄系统采用单一镜头匹配单一感光芯片的方式，在低照度环境中，部分光波的波长不能被利用，导致整体通光量下降，拍摄图像不清晰；
为了解决上述所存在的问题，本发明作出有益的改进。
【发明内容】
本发明的目的是针对现有技术的不足，提出了一种应用于监控系统的双光变焦光学系统，采用分光模块，分光模块将光学镜头传递来的光波分成若干个不同波长范围光波，这些不同波长范围光波能分别被不同的感光芯片接收，图形处理模块最后对不同感光芯片接收的光波进行整合和输出，从而实现拍摄图像的高清晰度，而且图像色彩还原性好，在低照度下也能清晰成像。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种应用于监控系统的双光变焦光学系统，其特征在于，包括光学镜头一群、光学镜头二群、以及能将穿过光学镜头二群的光波分成两个不同范围波长的分光模块，其中一束光波的射出方向设置有第一光阑、光学镜头三群、光学镜头四群和第一感光芯片，另外一束光波的射出方向设置有第二光阑、光学镜头五群、光学镜头六群和第二感光芯片；所述的光学系统还包括能将第一感光芯片、第二感光芯片接收的光波进行整合和输出的图像处理系统；所述的光学镜头一群为固定透镜群，包括有第一透镜，第一透镜的光焦度为负，第二透镜，第二透镜的光焦度为正，第一透镜与第二透镜为粘合透镜，第三透镜，第三透镜的光焦度为正。
如上所述的一种应用于监控系统的双光变焦光学系统，其特征在于，所述的分光模块为至少一枚分光元件。
如上所述的一种应用于监控系统的双光变焦光学系统，其特征在于，所述的光学镜头二群为移动透镜群，包括有第四透镜，第四透镜的光焦度为负，第五透镜，第五透镜的光焦度为负；第六透镜，第六透镜的光焦度为正，且第五透镜与第六透镜为粘合透镜。
如上所述的一种应用于监控系统的双光变焦光学系统，其特征在于，所述的光学镜头三群为固定透镜群，包括有第七透镜，第七透镜为非球面透镜；第八透镜，第八透镜的光焦度为正；第九透镜，第九透镜的光焦度为负，且第八透镜与第九透镜为粘合透镜。
如上所述的一种应用于监控系统的双光变焦光学系统，其特征在于，所述的光学镜头四群为移动透镜群，包括有第十透镜，第十透镜的光焦度为正，第十一透镜，第十一透镜的光焦度为正，第十二透镜，第十二透镜的光焦度为负，第十一透镜与第十二透镜为粘合透镜，第十三透镜，第十三透镜的光焦度为正，第十四透镜，第十四透镜为非球面透镜。
如上所述的一种应用于监控系统的双光变焦光学系统，其特征在于，所述的光学镜头五群为固定透镜群，包括有第十五透镜，第十五透镜的光焦度为正，第十六透镜，第十六透镜的光焦度为负，第十七透镜，第十七透镜的光焦度为正，第十八透镜，第十八透镜为非球面透镜。
如上所述的一种应用于监控系统的双光变焦光学系统，其特征在于，所述的光学镜头六群为移动透镜群，包括有第十九透镜，第十九透镜的光焦度为正，第二十透镜，第二十透镜的光焦度为负，第十九透镜与第二十透镜为粘合透镜，第二十一透镜，第二十一透镜的光焦度为正。
如上所述的一种应用于监控系统的双光变焦光学系统，其特征在于，非球面透镜的非球面表面形状满足以下方程：
在公式中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标其单位和透镜长度单位相同，k为圆锥二次曲线系数；当k系数小于-1时，透镜的面形曲线为双曲线，当k系数等于-1时，透镜的面形曲线为抛物线；当k系数介于-1到0之间时，透镜的面形曲线为椭圆，当k系数等于0时，透镜的面形曲线为圆形，当k系数大于0时，透镜的面形曲线为扁圆形；a1至a8分别表示各径向坐标所对应的系数。
与现有技术相比，本发明的一种应用于监控系统的双光变焦光学系统，具有如下有益效果：
1、本发明采用分光模块将不同波长的光分离开来，所以从分光模块输出的光波是两个不同波长范围光波，这两个不同波长范围光波又分别被不同的感光芯片接收，因此，每个单独的感光芯片接收的均是波长范围比较窄的一段光波，从而使得感光芯片的清晰度会有提升，使拍摄系统最后形成的整个画面清晰度大大提升。
2、本发明采用分光模块将不同波长的光分离开来，所以从分光模块输出的光波是两个不同波长范围光波，这些不同波长范围光波又分别被不同的感光芯片接收，因此，两个感光芯片累加后接收到的整体光波波长范围就比较宽，反映各个颜色的波长都能被充分利用，两个感光芯片累加后接收光波而形成的整体画面色彩更真实，更饱满。
3、本发明采用分光模块将不同波长的光分离开来，所以从分光模块输出的光波是两个不同波长范围光波，这些不同波长范围光波又分别被不同的感光芯片接收，因此，在低照度时，两个接收不同波长范围光波的感光芯片累加在一起，使得可以利用的光波波长范围变宽，提高了整体通光量，从而使成像画面在光线很暗时也能保证清晰。
【附图说明】
图1为本发明的光学示意图。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，一种应用于监控系统的双光变焦光学系统，包括光学镜头一群G1、光学镜头二群G2、以及能将穿过光学镜头二群G2的光波分成两个不同范围波长的分光模块M7，其中一束光波的射出方向设置有第一光阑801、光学镜头三群G3、光学镜头四群G4和第一感光芯片901，另外一束光波的射出方向设置有第二光阑802、光学镜头五群G5、光学镜头六群G6和第二感光芯片902；光阑可调节进入镜头的光束数量；所述的光学系统还包括能将第一感光芯片901、第二感光芯片902接收的光波进行整合和输出的图像处理系统M10；所述的光学镜头一群G1为固定透镜群，包括有第一透镜101，第一透镜101的光焦度为负，第二透镜102，第二透镜102的光焦度为正，第一透镜101与第二透镜102为粘合透镜，第三透镜103，第三透镜103的光焦度为正。
如图1所示，在本实施例中，所述的分光模块M7为至少一枚分光元件。
采用分光模块M7并匹配两个接收不同波长范围光波的感光芯片901、感光芯片902的方式，经由光学镜头群组G1、G2出来的光线经分光模块M7分成两个不同波长范围光波，再经由与分光模块M7匹配的不同感光芯片901、感光芯片902分别接收特定波长范围的光波，最后通过图像处理模块M10实现图像的还原与再现，从而提高了光学系统清晰度，增加了色彩还原性，并实现在低照度环境下拍摄系统也能清晰成像。
如图1所示，在本实施例中，所述的光学镜头二群G2为移动透镜群，包括有第四透镜201，第四透镜201的光焦度为负，第五透镜202，第五透镜202的光焦度为负；第六透镜203，第六透镜203的光焦度为正，且第五透镜202与第六透镜203为粘合透镜。
如图1所示，在本实施例中，所述的光学镜头三群G3为固定透镜群，包括有第七透镜301，第七透镜301为非球面透镜；第八透镜302，第八透镜302的光焦度为正；第九透镜303，第九透镜303的光焦度为负，且第八透镜302与第九透镜303为粘合透镜。
如图1所示，在本实施例中，所述的光学镜头四群G4为移动透镜群，包括有第十透镜401，第十透镜401的光焦度为正，第十一透镜402，第十一透镜402的光焦度为正，第十二透镜403，第十二透镜403的光焦度为负，第十一透镜402与第十二透镜403为粘合透镜，第十三透镜404，第十三透镜404的光焦度为正，第十四透镜405，第十四透镜405为非球面透镜。
如图1所示，在本实施例中，所述的光学镜头五群G5为固定透镜群，包括有第十五透镜501，第十五透镜501的光焦度为正，第十六透镜502，第十六透镜502的光焦度为负，第十七透镜503，第十七透镜503的光焦度为正，第十八透镜504，第十八透镜504为非球面透镜。
如图1所示，在本实施例中，所述的光学镜头六群G6为移动透镜群，包括有第十九透镜601，第十九透镜601的光焦度为正，第二十透镜602，第二十透镜602的光焦度为负，第十九透镜601与第二十透镜602为粘合透镜，第二十一透镜603，第二十一透镜603的光焦度为正。
如图1所示，在本实施例中，非球面透镜的非球面表面形状满足以下方程：
在公式中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标其单位和透镜长度单位相同，k为圆锥二次曲线系数；当k系数小于-1时，透镜的面形曲线为双曲线，当k系数等于-1时，透镜的面形曲线为抛物线；当k系数介于-1到0之间时，透镜的面形曲线为椭圆，当k系数等于0时，透镜的面形曲线为圆形，当k系数大于0时，透镜的面形曲线为扁圆形；a1至a8分别表示各径向坐标所对应的系数。通过以上参数可以精确设定透镜前后两面非球面的形状尺寸。
下面举一实际设计案例，分光元件采用镀膜的平板玻璃；
α4 α6 α8 α10
15 -1.46E-06 1.01E-07 -1.43E-09 1.24E-11
16 5.24E-06 6.45E-08 -1.06E-09 8.22E-12
20 -1.72E-05 9.05E-08 -7.10E-09 1.05E-10
21 -3.38E-05 7.22E-08 -2.74E-09 -4.94E-13
27 1.40E-04 -2.96E-07 -4.18E-08 1.19E-09
28 1.14E-04 -2.09E-06 -1.75E-08 5.10E-10
38 -8.11E-05 4.63E-07 -2.34E-09
39 -1.05E-04 5.21E-07 -3.02E-09
群组变焦、调焦移动范围：
光学镜头一群～光学镜头二群之间的间隔43mm；
光学镜头二群～光学镜头三群之间的间隔74mm；
光学镜头三群～光学镜头四群之间的距离9.5mm；
光学镜头四群～像面距离15.5mm；
光学镜头五群～光学镜头六群之间的距离10mm；
光学镜头六群～像面距离16mm。

Claims (3)

1.一种应用于监控系统的双光变焦光学系统，其特征在于，包括光学镜头一群(G1)、光学镜头二群(G2)、以及能将穿过光学镜头二群(G2)的光波分成两个不同范围波长的分光模块(M7)，其中一束光波的射出方向设置有第一光阑(801)、光学镜头三群(G3)、光学镜头四群(G4)和第一感光芯片(901)，另外一束光波的射出方向设置有第二光阑(802)、光学镜头五群(G5)、光学镜头六群(G6)和第二感光芯片(902)；所述的光学系统还包括能将第一感光芯片(901)、第二感光芯片(902)接收的光波进行整合和输出的图像处理系统(M10)；所述的光学镜头一群(G1)为固定透镜群，包括有第一透镜(101)，第一透镜(101)的光焦度为负，第二透镜(102)，第二透镜(102)的光焦度为正，第一透镜(101)与第二透镜(102)为粘合透镜，第三透镜(103)，第三透镜(103)的光焦度为正；
所述的光学镜头二群(G2)为移动透镜群，包括有第四透镜(201)，第四透镜(201)的光焦度为负，第五透镜(202)，第五透镜(202)的光焦度为负；第六透镜(203)，第六透镜(203)的光焦度为正，且第五透镜(202)与第六透镜(203)为粘合透镜；
所述的光学镜头三群(G3)为固定透镜群，包括有第七透镜(301)，第七透镜(301)为非球面透镜；第八透镜(302)，第八透镜(302)的光焦度为正；第九透镜(303)，第九透镜(303)的光焦度为负，且第八透镜(302)与第九透镜(303)为粘合透镜；
所述的光学镜头四群(G4)为移动透镜群，包括有第十透镜(401)，第十透镜(401)的光焦度为正，第十一透镜(402)，第十一透镜(402)的光焦度为正，第十二透镜(403)，第十二透镜(403)的光焦度为负，第十一透镜(402)与第十二透镜(403)为粘合透镜，第十三透镜(404)，第十三透镜(404)的光焦度为正，第十四透镜(405)，第十四透镜(405)为非球面透镜；
所述的光学镜头五群(G5)为固定透镜群，包括有第十五透镜(501)，第十五透镜(501)的光焦度为正，第十六透镜(502)，第十六透镜(502)的光焦度为负，第十七透镜(503)，第十七透镜(503)的光焦度为正，第十八透镜(504)，第十八透镜(504)为非球面透镜；
所述的光学镜头六群(G6)为移动透镜群，包括有第十九透镜(601)，第十九透镜(601)的光焦度为正，第二十透镜(602)，第二十透镜(602)的光焦度为负，第十九透镜(601)与第二十透镜(602)为粘合透镜，第二十一透镜(603)，第二十一透镜(603)的光焦度为正。
2.根据权利要求1所述的一种应用于监控系统的双光变焦光学系统，其特征在于，所述的分光模块(M7)为至少一枚分光元件。
3.根据权利要求1所述的一种应用于监控系统的双光变焦光学系统，其特征在于，非球面透镜的非球面表面形状满足以下方程：
在公式中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标其单位和透镜长度单位相同，k为圆锥二次曲线系数；当k系数小于-1时，透镜的面形曲线为双曲线，当k系数等于-1时，透镜的面形曲线为抛物线；当k系数介于-1到0之间时，透镜的面形曲线为椭圆，当k系数等于0时，透镜的面形曲线为圆形，当k系数大于0时，透镜的面形曲线为扁圆形；a1至a8分别表示各径向坐标所对应的系数。
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