CN111025576A - 一种双焦双向组合成像光学系统 - Google Patents

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CN111025576A CN201911370274.9A CN201911370274A CN111025576A CN 111025576 A CN111025576 A CN 111025576A CN 201911370274 A CN201911370274 A CN 201911370274A CN 111025576 A CN111025576 A CN 111025576A
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杨磊
陈梦
谢洪波
杨鼎超
杨童
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Abstract

本发明公开了一种双焦双向组合成像光学系统，包括用于正向观察的短焦镜头组和用于侧向观察的长焦镜头组，以及用于转折光路的平面镜组。所述短焦镜头组由五片四组透镜组成，长焦透镜组由双胶合透镜组和单透镜组成。所述平面镜组由三个平面镜组成，其中一个平面镜位于长焦镜头组左侧，另两个平面镜位于长焦镜头组右侧。本发明的短焦、大视场镜组采用负、正、正、正、负的五片式透镜式结构，通过合理分配光焦度，并将第四透镜和第五透镜组合形成双胶合透镜，不仅结构紧凑，而且有利于校正色差和球差，成像质量大大提升。

Description

一种双焦双向组合成像光学系统
技术领域
本发明涉及光学成像领域，更具体地，涉及一种双焦双向组合成像光学系统。
背景技术
传统的光学镜头只能用于观察单一方向的目标物。在进行多向观察的场景，则需要多组镜头的配合，但多组镜头难以实现完全的同步和协调，且像面组合也较为复杂，继而大大降低自动化指令的精度和速度要求。
例如，在交通监控中，单视场摄像头由于信息获取的视场单一，信息量过少，不能智能地自动化判断车辆是否有违反交通规范的行为，同时单视场的固定焦距的交通监控摄像头只能对一个固定场景的固定距离的车辆进行监控，大大抑制了智能交通的发展。
发明内容
为了解决上述现有技术中所述的单镜头摄像的不足，本发明设计了一种双焦双向组合成像光学系统，从而可同时正向和侧向对目标物进行图像采集，并同时考虑到小型化要求，进一步控制光学系统整体长度和外径尺寸。
为实现上述目的，本发明提供的一种双焦双向组合成像光学系统，包括用于正向观察成像的短焦镜头组G1和用于侧向观察成像的长焦镜头组G2，以及用于转折光路的三个平面反射镜R1、R2、R3；所述短焦镜头组G1包括五片四组透镜，沿光线传播方向分别为透镜1、透镜2、透镜3，以及透镜4和透镜5组成的双胶合透镜组；所述长焦透镜组G2沿光线传播方向分别为透镜6和透镜7组合而成的双胶合透镜组、透镜8；所述短焦镜头组G1与长焦镜头组G2光轴平行放置；所述三个平面反射镜为平面反射镜R1、平面反射镜R2、平面反射镜R3，平面反射镜R1位于长焦镜头组左侧，平面反射镜R2和平面反射镜R3位于长焦镜头组右侧。
其中，所述短焦镜头组像面的一部分与长焦镜头组像面重叠，最终采集的图像采取画中画的形式呈现。
其中，平面镜R2和平面镜R3的安装角度均为45°，以实现将长焦镜头组像面转折至短焦镜头组像面处，实现像面重叠。
其中，平面镜R1的角度可旋转，以适应不同场合的安装条件。
与现有技术相比，
本申请使用的时候，短焦镜头组对正向目标物进行成像到探测器靶面上，侧向目标物发出的光线依次经过平面反射镜R1、第二镜头组、平面反射镜R2和平面反射镜R3后成像到同一探测器靶面的右上角，平面反射镜R3对短焦镜头组部分光线进行遮挡，从而实现显示画中画。
本发明的短焦、大视场镜组采用负、正、正、正、负的五片式透镜式结构，通过合理分配光焦度，并将第四透镜和第五透镜组合形成双胶合透镜，不仅结构紧凑，而且有利于校正色差和球差，成像质量大大提升。
本发明的长焦镜头组采用正、负、正的三片式透镜式结构，并将第六透镜和第七透镜组合形成双胶合透镜；同时，长焦镜头组利用平面镜R1、R2和R3进行光路转折，缩减了系统的整体长度和外径尺寸，同时满足了高成像质量和小型化的要求。
本发明提供的双视场系统并非传统的平行双视场光学系统，而是对两个不同方向的目标物同时成像，且平面镜R1可旋转调节，以适应不同的应用场合。
附图说明
图1为本发明一种双焦双向组合成像光学系统的结构示意图；
图2为本发明用于交通监控的原理示意图；
图3为本发明一种实施例的短焦镜头组像面与长焦镜头组像面在探测器靶面上的示意图；
图4为本发明一种实施例的短焦镜头组成像光路的点列图；
图5为本发明一种实施例的长焦镜头组成像光路的点列图；
图6为本发明一种实施例的短焦镜头组成像光路调制传递函数MTF图；
图7为本发明一种实施例的长焦镜头组成像光路调制传递函数MTF图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用属于“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、部件或者模块、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以本发明应用于交通监控为例，结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例提供的一种双焦双向组合成像光学系统，如图1所示，所述光学系统中含有两个镜头组(G1和G2)和三片平面反射镜(R1，R2和R3)。所述短焦镜头组G1包括五片四组透镜，沿光线传播方向分别为透镜1、透镜2、透镜3，以及透镜4和透镜5组成的双胶合透镜组。所述长焦透镜组G2沿光线传播方向分别为透镜6和透镜7组合而成的双胶合透镜组、透镜8。所述三个平面镜为平面反射镜R1、平面反射镜R2和平面反射镜R3。平面镜R1位于第二镜头组左侧，平面镜R2和平面镜R3位于第二镜头组右侧。所述第一镜头组与第二镜头组光轴平行放置，所述平面反射镜R3对第一镜头组的成像光线进行部分遮挡，实现光学画中画。
本发明提供的双焦双向组合成像光学系统可用于交通监控，如图2所示，将本发明安装于交通信号灯的灯架上，短焦镜头组观察方向朝前，用于观察对向车辆；长焦镜头组观察方向朝后且角度可变，可以适应不同的安装条件，用于观察信号灯。短焦镜头组对车辆进行成像，物方视场±15°，已知双向四车道宽度为2×7.5m，若用于双向四车道，观察距离需20m左右。物距为20m时，观察宽度可达8-10m，满足双向四车道观察要求。长焦镜头组对信号灯进行成像，物方视场±3°，常规交通信号灯尺寸为1050×350×110mm，若镜头安放在距信号灯2m处，观察宽度可达1.5m，可以覆盖信号灯尺寸。
在本发明实施例中，如图3所示，短焦镜头组像面大小为长焦镜头组像面大小的9倍，通过光学画中画，主要区域是用于观察车辆的大视场图像，区域的一角为用于观察信号灯的小视场图像。
在本发明实施案例中，短焦镜头组和长焦镜头组的点列图分别如图4和5所示。
在本发明实施案例中，短焦镜头组和长焦镜头组的MTF曲线分别如图6和7所示。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种双焦双向组合成像光学系统，其特征在于，包括用于正向观察的短焦镜头组和用于侧向观察的长焦镜头组，以及用于转折光路的平面镜组；
所述长焦镜头组包括五片四组透镜，沿光线传播方向分别为三个透镜，以及一个双胶合透镜组；
所述短焦镜头组沿光线传播方向分别为双胶合透镜组和单个透镜；
所述平面镜组由三个平面镜组成；
所述一个平面反射镜位于长焦镜头组左侧，该平面反射镜旋转角度可调；所述另两个平面反射镜位于所述长焦镜头组右侧，两平面反射镜安装角度均为45°。
2.根据权利要求1所述的双焦双向组合成像光学系统，其特征在于：所述短焦镜头组与长焦镜头组光轴平行放置，短焦镜头组像面大小为长焦镜头组像面大小的9倍，并位于探测器靶面的右上角；短焦镜头与长焦镜头的像面位置在轴向重合。
3.根据权利要求1所述的双焦双向组合成像光学系统，其特征在于：正向和侧向光学系统的调制传递函数(MTF)在70lp/mm时仍然大于0.5。
4.根据权利要求1所述的双焦双向组合成像光学系统，整体长度小于95mm，整体直径小于55mm，满足中小型化的要求。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02181712A (ja) * 1989-01-09 1990-07-16 Canon Inc 色消しレーザ走査光学系
KR100781901B1 (ko) * 2006-05-30 2007-12-04 정수용 광대역 감시카메라용 광학계
US20100133345A1 (en) * 2008-12-02 2010-06-03 Hand Held Products, Inc. Indicia reading terminal having plurality of optical assemblies
CN103676151A (zh) * 2013-12-20 2014-03-26 河北汉光重工有限责任公司 一种具有高透过率的近红外双视场成像系统
KR20140135527A (ko) * 2013-05-16 2014-11-26 김형근 블랙박스 카메라의 렌즈 구조체
CN105759399A (zh) * 2015-01-05 2016-07-13 亚太光电股份有限公司 成像镜头

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02181712A (ja) * 1989-01-09 1990-07-16 Canon Inc 色消しレーザ走査光学系
KR100781901B1 (ko) * 2006-05-30 2007-12-04 정수용 광대역 감시카메라용 광학계
US20100133345A1 (en) * 2008-12-02 2010-06-03 Hand Held Products, Inc. Indicia reading terminal having plurality of optical assemblies
KR20140135527A (ko) * 2013-05-16 2014-11-26 김형근 블랙박스 카메라의 렌즈 구조체
CN103676151A (zh) * 2013-12-20 2014-03-26 河北汉光重工有限责任公司 一种具有高透过率的近红外双视场成像系统
CN105759399A (zh) * 2015-01-05 2016-07-13 亚太光电股份有限公司 成像镜头

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