CN114879341B - 一种简洁结构日夜共用监控系统及其工作方法 - Google Patents

一种简洁结构日夜共用监控系统及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种简洁结构日夜共用监控系统及其工作方法，其中简洁结构日夜共用监控系统包括沿光线入射光路自左向右依次设置的第一透镜、第二透镜、光阑、第三透镜、第四透镜以及第五透镜、等效玻璃平板和IMA成像面。本发明F数较小，通光孔径更大，保证了系统进光量的充足，能够更好地适应多种光线环境；采用玻塑混合结构，使整个系统兼具高成像稳定性与高成像质量，更适合大规模生产；同时在‑40℃~105℃温度范围内的温漂得到了有效控制。

Description

一种简洁结构日夜共用监控系统及其工作方法
技术领域：
本发明涉及一种简洁结构日夜共用监控系统及其工作方法。
背景技术：
安防监控镜头已经成为当今社会的一大“刚需”，在保护各大企事业单位以及人民群众生命财产安全方面发挥了重大作用；随着监控系统逐渐向超高清与智能化方向发展，当前市场亟需一种高成像质量、高成像稳定性的光学镜头来配合日益精进的AI算法以提升图像识别能力以及安防监控效率。
发明内容：
鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种简洁结构日夜共用监控系统及其工作方法。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种简洁结构日夜共用监控系统，包括沿光线入射光路自物侧向像侧依次设置的的第一透镜、第二透镜、光阑、第三透镜、第四透镜以及第五透镜、等效玻璃平板和IMA成像面；其中，第一透镜为双凹负透镜，第二透镜为弯月正透镜，第三透镜为双凸正透镜，第四透镜为弯月负透镜，第六透镜为双凸正透镜；第一透镜的物面凸向像侧，第一透镜的像面凸向物侧；第二透镜的物面和像面均凸向像侧；第四透镜的物面和像面均凸向物侧；该系统实现的技术指标如下：
(1)焦距：3.4mm≤EFFL≤4.1mm；(2)光圈F≤1.62。
(1)焦距：3.4mm≤EFFL≤4.1mm；(2)光圈F≤1.62。
优选的，光学系统的焦距为f，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4、f5，其中f1、f2、f3、f4、f5与f满足以下比例：-2.5＜f1/f＜-0.6，5.3＜f2/f＜7.0，1.7＜f3/f＜2.7，-2.4＜f4/f＜-1.0，0.7＜f5/f＜1.5。
优选的，第一透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50.0；第二透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50.0；第三透镜满足关系式：Nd≤1.5，Vd≥55.0；第四透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50.0；第五透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50.0；其中Nd为折射率，Vd为阿贝常数。
优选的，第一透镜、第二透镜、第四透镜、第五透镜为非球面透镜。非球面曲线方程表达式为：
其中，Z为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的离矢高；c为非球面的近轴曲率；k为圆锥常数；α1、α2、α3、α4、α5、α6、α7、α8均为高次项系数。
优选的，光学系统的光学总长度TTL与光学系统的焦距f之间满足：TTL/f≤5.74。
优选的，光学系统的半像高ImaH与光学系统的焦距f之间满足：ImaH/f≥0.85。
优选的，该光学系统所采用的具体参数如下表：
。
优选的，该光学系统的各非球面透镜的非球面系数如下表：
。
本发明简洁结构日夜共用监控系统的工作方法，其特征在于：其中监控系统的光学系统包括沿光线入射光路自物侧向像侧依次设置的的第一透镜、第二透镜、光阑、第三透镜、第四透镜以及第五透镜、等效玻璃平板和IMA成像面；其中，第一透镜为双凹负透镜，第二透镜为弯月正透镜，第三透镜为双凸正透镜，第四透镜为弯月负透镜，第六透镜为双凸正透镜；第一透镜的物面凸向像侧，第一透镜的像面凸向物侧；第二透镜的物面和像面均凸向像侧；第四透镜的物面和像面均凸向物侧；该系统实现的技术指标如下：
(1)焦距：3.4mm≤EFFL≤4.1mm；(2)光圈F≤1.62；
当光线入射时，沿光路顺序依次进入第一透镜、第二透镜、光阑、第三透镜、第四透镜、第五透镜以及等效玻璃平板后在IMA成像面进行成像。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：F数较小，通光孔径更大，保证了系统进光量的充足，能够更好地适应多种光线环境；采用玻塑混合结构，使整个系统兼具高成像稳定性与高成像质量，更适合大规模生产；通过合理的材料搭配、镜片光焦度分配与面型设计，整个光学系统的轴向色差、横向色差与高级像差得到了很好地校正，同时在-40℃～105℃温度范围内的温漂得到了有效控制。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明：
图1是本发明实施例一的光学结构示意图；
图2是本发明实施例一的工作波段轴向色差图；
图3是本发明实施例一的工作波段垂轴色差图；
图4是本发明实施例一的工作波段场曲畸变图；
图中：L1-第一透镜；L2-第二透镜；STOP-光阑；L3-第三透镜；L4-第四透镜；L5-第五透镜；CG-等效玻璃平板；IMA-成像面。
具体实施方式：
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
本发明简洁结构日夜共用监控系统，包括沿光线入射光路自物侧向像侧依次设置的的第一透镜L1、第二透镜L2、光阑STOP、第三透镜L3、第四透镜L4以及第五透镜L5、等效玻璃平板CG和IMA成像面；其中，第一透镜L1为双凹负透镜，第二透镜L2为弯月正透镜，第三透镜L3为双凸正透镜，第四透镜L4为弯月负透镜，第六透镜L6为双凸正透镜；第一透镜L1的物面凸向像侧，第一透镜L1的像面凸向物侧；第二透镜L2的物面和像面均凸向像侧；第四透镜L4的物面和像面均凸向物侧；该系统实现的技术指标如下：
(1)焦距：3.4mm≤EFFL≤4.1mm；(2)光圈F≤1.62。
优选的，光学系统的焦距为f，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4、f5，其中f1、f2、f3、f4、f5与f满足以下比例：-2.5＜f1/f＜-0.6，5.3＜f2/f＜7.0，1.7＜f3/f＜2.7，-2.4＜f4/f＜-1.0，0.7＜f5/f＜1.5。
优选的，第一透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50.0；第二透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50.0；第三透镜满足关系式：Nd≤1.5，Vd≥55.0；第四透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50.0；第五透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50.0；其中Nd为折射率，Vd为阿贝常数。
优选的，第一透镜、第二透镜、第四透镜、第五透镜为非球面透镜。非球面曲线方程表达式为：
其中，Z为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的离矢高；c为非球面的近轴曲率；k为圆锥常数；α1、α2、α3、α4、α5、α6、α7、α8均为高次项系数。
优选的，光学系统的光学总长度TTL与光学系统的焦距f之间满足：TTL/f≤5.74。
优选的，光学系统的半像高ImaH与光学系统的焦距f之间满足：ImaH/f≥0.85。
具体实施例光学系统实现的技术指标如下：
(1)焦距：3.4mm≤EFFL≤4.1mm；(2)光圈F≤1.62。
为实现上述设计参数，本实施例光学系统所采用的具体设计见下表：
。
该实施例光学系统的各非球面透镜的非球面系数如下表：
。
本发明简洁结构日夜共用监控系统的工作方法，其中监控系统的光学系统包括沿光线入射光路自物侧向像侧依次设置的的第一透镜、第二透镜、光阑、第三透镜、第四透镜以及第五透镜、等效玻璃平板和IMA成像面；其中，第一透镜为双凹负透镜，第二透镜为弯月正透镜，第三透镜为双凸正透镜，第四透镜为弯月负透镜，第六透镜为双凸正透镜；第一透镜的物面凸向像侧，第一透镜的像面凸向物侧；第二透镜的物面和像面均凸向像侧；第四透镜的物面和像面均凸向物侧；该系统实现的技术指标如下：
(1)焦距：3.4mm≤EFFL≤4.1mm；(2)光圈F≤1.62；
当光线入射时，沿光路顺序依次进入第一透镜、第二透镜、光阑、第三透镜、第四透镜、第五透镜以及等效玻璃平板后在IMA成像面进行成像。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：F数较小，通光孔径更大，保证了系统进光量的充足，能够更好地适应多种光线环境；采用玻塑混合结构，使整个系统兼具高成像稳定性与高成像质量，更适合大规模生产；通过合理的材料搭配、镜片光焦度分配与面型设计，整个光学系统的轴向色差、横向色差与高级像差得到了很好地校正，同时在-40℃～105℃温度范围内的温漂得到了有效控制。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种简洁结构日夜共用监控系统，其特征在于：所述监控系统由沿光线入射光路自物侧向像侧依次设置的第一透镜、第二透镜、光阑、第三透镜、第四透镜以及第五透镜、等效玻璃平板和IMA成像面组成；其中，第一透镜为双凹负透镜，第二透镜为弯月正透镜，第三透镜为双凸正透镜，第四透镜为弯月负透镜，第五透镜为双凸正透镜；第一透镜的物面凸向像侧，第一透镜的像面凸向物侧；第二透镜的物面和像面均凸向像侧；第四透镜的物面和像面均凸向物侧；该系统实现的技术指标如下：
(1)焦距：3.4mm≤EFFL≤4.1mm；(2)光圈F≤1.62；
监控系统的光学系统所采用的具体参数如下表：
。
2.根据权利要求1所述的简洁结构日夜共用监控系统，其特征在于：所述光学系统的焦距为f，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4、f5，其中f1、f2、f3、f4、f5与f满足以下比例：-2.5<f1/f<-0.6，5.3<f2/f<7.0，1.7<f3/f<2.7，-2.4<f4/f<-1.0，0.7<f5/f<1.5。
3.根据权利要求1或2所述的简洁结构日夜共用监控系统，其特征在于：所述第一透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50.0；第二透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50.0；第三透镜满足关系式：Nd≤1.5，Vd≥55.0；第四透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≤50.0；第五透镜满足关系式：Nd≥1.5，Vd≥50.0；其中Nd为折射率，Vd为阿贝常数。
4.根据权利要求3所述的简洁结构日夜共用监控系统，其特征在于：所述第一透镜、第二透镜、第四透镜、第五透镜为非球面透镜；非球面曲线方程表达式为：
其中，Z为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的离矢高；c为非球面的近轴曲率；k为圆锥常数；α1、α2、α3、α4、α5、α6、α7、α8均为高次项系数。
5.根据权利要求4所述的简洁结构日夜共用监控系统，其特征在于：所述光学系统的光学总长度TTL与光学系统的焦距f之间满足：TTL/f≤5.74。
6.根据权利要求4所述的简洁结构日夜共用监控系统，其特征在于：所述光学系统的半像高ImaH与光学系统的焦距f之间满足：ImaH/f≥0.85。
7.根据权利要求4所述的简洁结构日夜共用监控系统，其特征在于：所述光学系统的各非球面透镜的非球面系数如下表：
。
8.一种简洁结构日夜共用监控系统的工作方法，其特征在于：所述监控系统的光学系统由沿光线入射光路自物侧向像侧依次设置的第一透镜、第二透镜、光阑、第三透镜、第四透镜以及第五透镜、等效玻璃平板和IMA成像面组成；其中，第一透镜为双凹负透镜，第二透镜为弯月正透镜，第三透镜为双凸正透镜，第四透镜为弯月负透镜，第五透镜为双凸正透镜；第一透镜的物面凸向像侧，第一透镜的像面凸向物侧；第二透镜的物面和像面均凸向像侧；第四透镜的物面和像面均凸向物侧；该系统实现的技术指标如下：
(1)焦距：3.4mm≤EFFL≤4.1mm；(2)光圈F≤1.62；
监控系统的光学系统所采用的具体参数如下表：
；
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