CN209640590U - 一种近红外监控镜头及视频监控系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种近红外监控镜头，其结构简单，易加工，适用于视频监控系统领域，镜头的畸变小，其包括从物方至像方依次设置的：前透镜群组、光阑、以及后透镜群组；前透镜群组包括从物方至像方依次设置的：第一透镜，具有负的光焦度，第一透镜的物面侧为凸面，第一透镜的像面侧为凹面；第二透镜，具有正的光焦度，第二透镜的物面侧为凸面，第二透镜的像面侧为凸面；后透镜群组包括从物方至像方依次设置的：第三透镜，具有正的光焦度，第三透镜的物面侧为凸面，第三透镜的像面侧为凸面；同时，本实用新型还提供了采用该近红外监控镜头的视频监控系统。
Description
技术领域
本实用新型涉及光学镜头技术领域，具体涉及一种近红外监控镜头及视频监控系统。
背景技术
视频监控系统应用已经遍布各行各业、走进千家万户，随着工地AI智能化和信息化应用的推进，视频监控已经成为工地必不可少的基础设施，我们在很多工地上都已经能看到各种视频监控，不少中大型企业甚至建设了企业级的监控中心。
随着近红外成像技术的高速发展，在视频监控领域近红外镜头得到广泛的应用。近红外镜头具有较强防眩光干扰能力，对障碍物(雾霾、灰尘等)有更好的穿透能力，能够全天后连续工作，但近红外镜头所需光学材料受温度影响大，使成像质量下降，图像模糊，最终影响镜头成像性能。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型提供了一种近红外监控镜头，其结构简单，易加工，适用于视频监控系统领域，镜头的畸变小，同时，本实用新型还提供了采用该近红外监控镜头的视频监控系统。
其技术方案是这样的：一种近红外监控镜头，其包括从物方至像方依次设置的：前透镜群组、光阑、以及后透镜群组；其特征在于：所述前透镜群组包括从物方至像方依次设置的：
第一透镜，具有负的光焦度，所述第一透镜的物面侧为凸面，所述第一透镜的像面侧为凹面；
第二透镜，具有正的光焦度，所述第二透镜的物面侧为凸面，所述第二透镜的像面侧为凸面；
所述后透镜群组包括从物方至像方依次设置的：
第三透镜，具有正的光焦度，所述第三透镜的物面侧为凸面，所述第三透镜的像面侧为凸面；
同时，满足如下关系：
-3<f1<-2,2<f2<3,3<f3<4
-2<f1/f<-1,1<f2/f<2,1<f3/f<2
其中，f1为第一透镜的焦距值，f2为第二透镜的焦距值,f3为第三透镜的焦距值，f为近红外监控镜头的焦距值。
进一步的，所述第一透镜为塑胶透镜，所述第二透镜为玻璃透镜，所述第三透镜为塑胶透镜。
进一步的，所述第一透镜的两个侧面均为非球面，所述第二透镜的两个侧面均为球面，所述第三透镜的两个侧面均为非球面。
进一步的，所述第一透镜还满足以下条件：1.4＜Nd1＜1.6，40＜Vd1＜60；其中，所述Nd1为第一透镜的光折射率，所述Vd1为第一透镜的阿贝常数；
所述第二透镜还满足以下条件：1.9＜Nd2＜2.2，20＜Vd2＜40；其中，所述Nd2为第二透镜的光折射率，所述Vd2为第二透镜的阿贝常数；
所述第三透镜还满足以下条件：1.4＜Nd3＜1.6，50＜Vd3＜70；其中，所述Nd3为第三透镜的光折射率，所述Vd3为第三透镜的阿贝常数。
进一步的，还包括IR滤波片以及保护玻璃，所述IR滤波片位于所述第三透镜远离物方的一侧，所述保护玻璃位于所述IR滤波片远离物方的一侧。
进一步的，近红外监控镜头的全视场角FOV大于100°。
进一步的，近红外监控镜头的TV畸变小于5％。
进一步的，第一透镜、第三透镜的非球面满足如下公式：
其中，Z(h)为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的距离矢高，c＝1/r，r表示非球面镜面的曲率半径，k为圆锥系数conic，A、B、C、D分别为高次非球面系数。
一种视频监控系统，其特征在于：包括上述的近红外监控镜头。
本实用新型的近红外监控镜头，在采用较少3片的镜片组成条件下，克服现有技术中的不足，使镜头重量减轻、成本降低；同时，在视场角达100°多时，实现小畸变，畸变约为5％，杂光、鬼影得到有效控制，有效校正光学系统中的像差，达到令人满意的光学特性，提高了镜头的综合性能，以满足近红外监控的特殊应用要求。
附图说明
图1为本实用新型的近红外监控镜头的结构组合图；
图2为实施例中的近红外监控镜头的MTF曲线图；
图3为实施例中的近红外监控镜头的畸变曲线图；
图4为实施例中的近红外监控镜头的在25℃时的离焦曲线图；
图5为实施例中的近红外监控镜头的在-40℃时的离焦曲线图；
图6为实施例中的近红外监控镜头的在125℃时的离焦曲线图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
见图1，本实用新型的一种近红外监控镜头，其包括从物方至像方依次设置的：前透镜群组100、光阑300、以及后透镜群组200、成像面400，在图1中，物方位于图中的左侧，像方位于图中的右侧，从图中的左侧到右侧即为从物方至像方，前透镜群组100包括从物方至像方依次设置的：
第一透镜110，具有负的光焦度，第一透镜的物面侧S1为凸面，第一透镜的像面侧S2为凹面；
第二透镜120，具有正的光焦度，第二透镜的物面侧S3为凸面，第二透镜的像面侧S4为凸面；
后透镜群组200包括从物方至像方依次设置的：
第三透镜210，具有正的光焦度，第三透镜的物面侧S6为凸面，第三透镜的像面侧S7为凸面；
同时，满足如下关系：
-3<f1<-2,2<f2<3,3<f3<4
-2<f1/f<-1,1<f2/f<2,1<f3/f<2
其中，f1为第一透镜的焦距值，f2为第二透镜的焦距值,f3为第三透镜的焦距值，f为近红外监控镜头的焦距值。
在本实施例中，所述第一透镜为塑胶透镜，所述第二透镜为玻璃透镜，所述第三透镜为塑胶透镜。
第一透镜110的两个侧面均为非球面，第二透镜120的两个侧面均为球面，第三透镜210的两个侧面均为非球面。
第一透镜、第三透镜的非球面满足如下公式：
其中，Z(h)为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的距离矢高，c＝1/r，r表示非球面镜面的曲率半径，k为圆锥系数conic，A、B、C、D分别为高次非球面系数。
优选的，第一透镜还满足以下条件：1.4＜Nd1＜1.6，40＜Vd1＜60；其中，Nd1为第一透镜的光折射率，Vd1为第一透镜的阿贝常数；
第二透镜还满足以下条件：1.9＜Nd2＜2.2，20＜Vd2＜40；其中，Nd2为第二透镜的光折射率，Vd2为第二透镜的阿贝常数；
第三透镜还满足以下条件：1.4＜Nd3＜1.6，50＜Vd3＜70；其中，Nd3为第三透镜的光折射率，Vd3为第三透镜的阿贝常数。
为了进一步优化该近红外监控镜头的性能，本实施方式的该近红外监控镜头还包括IR滤波片500以及保护玻璃600。
具体地，IR滤波片500位于第三透镜210远离物方的一侧，保护玻璃600位于IR滤波片500远离物方的一侧，IR滤波片500的主要作用是过滤红外波段对成像的干扰，有效提升了镜头的成像品质，保护玻璃600的主要作用是用于保护感光组件。
在本实施例中，第一透镜、第二透镜、第三透镜、IR滤波片、保护玻璃满足如下如所示的条件：
表1
表1中光阑、IR滤光片和保护玻璃表面的曲率半径为Infinity时，表示此表面为平面。
优选地，IR滤波片采用选用线折射率为1.52、阿贝常数为64的光学玻璃；优选地，保护玻璃选用折射率为1.52、阿贝常数为64的光学玻璃。
在本实施例中，第一透镜110的两个侧面均为非球面，第三透镜210的两个侧面均为非球面，非球面系数具体见下表2：
表2
对上述实施例中的近红外监控镜头进行光学测试，图2为上述实施例中的近红外监控镜头的MTF曲线图，图2中横坐标为空间频率，纵坐标为对比度；TS Diff.Limit为子午和弧矢方向的衍射极限，TS 0.00(deg)表示在像面0.00视场上子午和弧矢方向的衍射曲线，TS 52.00(deg)表示在像面52.00视场上子午和弧矢方向的衍射曲线，这里可见全视场角大于100°；MTF是目前使用比较普遍的一种像质评价指标，称为调制传递函数。调制传递函数MTF：一定空间频率下像的对比度与物的对比度之比。能反映不同空间频率、不同对比度的传递能力。调制传递函数MTF可用于表示光学系统的特征，MTF越大，表示系统的成像质量越好，由图2可见，本实施例中的近红外监控镜头的成像质量较好。
图3为上述实施例中的近红外监控镜头的畸变曲线图，左图为场曲曲线图，场曲图的纵坐标是视场角，横坐标是像点偏离近轴像面的距离，T表示子午场曲，S表示弧矢场曲。右图为畸变曲线图，畸变图的纵坐标是视场角，横坐标是畸变百分比，场曲曲线显示作为视场坐标函数的当前的焦平面或像平面到近轴焦面的距离，分为子午场曲和弧矢场曲。畸变属于主光线像差，反映物象的相似程度，该具体实施例中的近红外监控镜头，其光学畸变较小，畸变最大值小于5％，影像清晰。
图4为上述实施例中的近红外监控镜头在25℃时的离焦曲线图，图5为上述实施例中的近红外监控镜头在-40℃时的离焦曲线图，图6为上述实施例中的近红外监控镜头在125℃时的离焦曲线图，横坐标离焦量，以毫米为单位，纵坐标对比度；TS 0.00(deg)表示在像面0.00视场上子午和弧矢方向的衍射曲线；离焦曲线图表示的是系统工作波长范围内不同波长的色光近焦距位移。查看不同的视场、某一离焦量范围内特征频率处的传递函数值，由图4、5、6可见，本实施例中的近红外监控镜头的保证了在低温-40℃至高温125℃下的区间内的光学特性稳定的成像要求，实现了在-40℃-125℃下自适应调整光学系统的成像性能。
此外，本实用新型还提供一种视频监控系统，包括上述的近红外监控镜头。
本实用新型的近红外监控镜头，在采用较少3片的镜片组成条件下，克服现有技术中的不足，使镜头重量减轻、成本降低；同时，在视场角达100°多时，实现小畸变，畸变约为5％，杂光、鬼影得到有效控制，有效校正光学系统中的像差，达到令人满意的光学特性，提高了镜头的综合性能，以满足近红外监控的特殊应用要求。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (8)
1.一种近红外监控镜头，其包括从物方至像方依次设置的：前透镜群组、光阑、以及后透镜群组，其特征在于：所述前透镜群组包括从物方至像方依次设置的：
第一透镜，具有负的光焦度，所述第一透镜的物面侧为凸面，所述第一透镜的像面侧为凹面；
第二透镜，具有正的光焦度，所述第二透镜的物面侧为凸面，所述第二透镜的像面侧为凸面；
所述后透镜群组包括从物方至像方依次设置的：
第三透镜，具有正的光焦度，所述第三透镜的物面侧为凸面，所述第三透镜的像面侧为凸面；
同时，满足如下关系：
-3<f1<-2,2<f2<3,3<f3<4
-2<f1/f<-1,1<f2/f<2,1<f3/f<2
其中，f1为第一透镜的焦距值，f2为第二透镜的焦距值,f3为第三透镜的焦距值，f为近红外监控镜头的焦距值。
2.根据权利要求1所述的一种近红外监控镜头，其特征在于：所述第一透镜为塑胶透镜，所述第二透镜为玻璃透镜，所述第三透镜为塑胶透镜。
3.根据权利要求1所述的一种近红外监控镜头，其特征在于：所述第一透镜的两个侧面均为非球面，所述第二透镜的两个侧面均为球面，所述第三透镜的两个侧面均为非球面。
4.根据权利要求1所述的一种近红外监控镜头，其特征在于：所述第一透镜还满足以下条件：1.4＜Nd1＜1.6，40＜Vd1＜60；其中，所述Nd1为第一透镜的光折射率，所述Vd1为第一透镜的阿贝常数；
所述第二透镜还满足以下条件：1.9＜Nd2＜2.2，20＜Vd2＜40；其中，所述Nd2为第二透镜的光折射率，所述Vd2为第二透镜的阿贝常数；
所述第三透镜还满足以下条件：1.4＜Nd3＜1.6，50＜Vd3＜70；其中，所述Nd3为第三透镜的光折射率，所述Vd3为第三透镜的阿贝常数。
5.根据权利要求1所述的一种近红外监控镜头，其特征在于：还包括IR滤波片以及保护玻璃，所述IR滤波片位于所述第三透镜远离物方的一侧，所述保护玻璃位于所述IR滤波片远离物方的一侧。
6.根据权利要求1所述的一种近红外监控镜头，其特征在于：近红外监控镜头的全视场角FOV大于100°。
7.根据权利要求1所述的一种近红外监控镜头，其特征在于：近红外监控镜头的TV畸变小于5％。
8.一种视频监控系统，其特征在于：包括权利要求1至权利要求7任一项所述的近红外监控镜头。
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| CN201920576723.4U CN209640590U (zh) | 2019-04-25 | 2019-04-25 | 一种近红外监控镜头及视频监控系统 |
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|---|---|---|---|---|
| CN110908095A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-03-24 | 协益电子（苏州）有限公司 | 一种小视场红外监控预警镜头 |
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| CN110908095B (zh) * | 2019-12-24 | 2023-05-26 | 协益电子（苏州）有限公司 | 一种小视场红外监控预警镜头 |
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