CN209746238U - 高清疲劳驾驶监控专用镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了高清疲劳驾驶监控专用镜头，包括第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片和第五镜片，所述第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片和第五镜片由物侧至成像侧依次排列在镜筒中，所述第一镜片朝向物侧的镜筒内侧安装有芯片保护玻璃。本实用新型通过设置第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片和第五镜片结构，解决了镜头在强光下拍摄时会产生鬼影、镜头无红外镀膜，在暗光环境下拍摄出的画面质量很差，不适合全天候使用和普通镜头体积大，而车内空间有限，安装不方便的问题。

Description

高清疲劳驾驶监控专用镜头

技术领域

本实用新型涉及疲劳驾驶预警系统镜头技术领域，具体为高清疲劳驾驶监控专用镜头。

背景技术

在汽车自动驾驶技术尚未完善之前，驾驶的主体依然是人；驾驶员持续驾驶时间过久，就会产生生理或心理疲劳，在这种状态下继续驾驶就称为疲劳驾驶，不仅影响驾驶员的视觉、听觉和反应速度，还会降低驾驶员警觉性和问题处理能力，给驾驶带来极大的危险。据统计，由疲劳驾驶导致的交通事故占比40％以上，疲劳驾驶已成为一个严重的社会问题。因此，研制疲劳驾驶监测预警系统，对于避免交通事故，提高交通系统的安全性有着重要意义。

常见装备的疲劳监测系统被称为“疲劳驾驶预警系统(BAWS)”它是基于驾驶员生理图像反应，由ECU和摄像头两大模块组成，利用驾驶员的面部特征、眼部信号、头部运动性等推断驾驶员的疲劳状态，并进行报警提示和采取相应措施的装置。对驾乘者给予主动智能的安全保障。

尽管车载前视系统目前已经广泛应用于各类汽车上，厂家众多。但并没有一款适用于疲劳驾驶监控的专用镜头。产品质量参差不齐，且行业内也没有一个具体的评判标准以供客户参考。所以很多作坊公司的产品，大量涌入市场，导致众多客户安装后，并不能达到预期的使用效果。

目前市面上的大部分疲劳驾驶镜头，都存在分辨率低，在实际应用中的扩展性较弱，且稳定性较差，无法适用于高端的成像系统。国外系列产品成本较高，市场竞争的性价比较弱，而中国台湾系列镜头品质稍差。然而疲劳驾驶预警系统需要一款，能够在复杂多变的环境下，清晰准确捕捉驾驶员面部特征细微变化、眼部信号等的高清晰摄像头，但是市场上现有产品无法满足该要求。本实用新型具体为高清疲劳驾驶监控专用镜头。

但是现有的技术存在以下的不足：

1、相机的镜头是由多枚镜片构成的，镜片则是采用玻璃或塑料等材料制造，如果不进行特殊处理，镜头表面会反射大约5％左右的入射光线，当强光进入镜头时，各枚镜片和相机内部会产生多次反射，从而在实际拍摄中我们所看到的现象便是鬼影；

2、由于玻璃对不同波长光线的折射率不同，故聚焦点的位置会有所差别，目前市面上的普通镜头可以做到把相差250nm左右波长的光线聚集到同一平面上，即430～650nm或者650～900nm范围内的光可以聚焦成功，呈现出清晰的图像，这就是普通镜头白天调清晰了，夜视模糊，或者夜视调清晰了，白天模糊的原因由于玻璃对不同波长光线的折射率不同，故聚焦点的位置会有所差别，目前市面上的普通镜头可以做到把相差250nm左右波长的光线聚集到同一平面上，即 430～650nm或者650～900nm范围内的光可以聚焦成功，呈现出清晰的图像，这就是普通镜头白天调清晰了，夜视模糊，或者夜视调清晰了，白天模糊的原因；

3、普通镜头大量采用塑料镜片，折射率较低，因而镜片厚度较厚，组装后镜头整体体积大。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了高清疲劳驾驶监控专用镜头，解决了镜头在强光下拍摄时会产生鬼影、镜头无红外镀膜，在暗光环境下拍摄出的画面质量很差，不适合全天候使用和普通镜头体积大，而车内空间有限，安装不方便的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：高清疲劳驾驶监控专用镜头，包括第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片和第五镜片，所述第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片和第五镜片由物侧至成像侧依次排列在镜筒中，所述第一镜片朝向物侧的镜筒内侧安装有芯片保护玻璃；

表面1为第一镜片物面，第一镜片为球面，曲率半径为13.176mm，距离下一表面(第一镜片像面)中心顶点0.4mm，即第一镜片中心厚度为0.4mm，折射率为1.59551，阿贝系数38.22；

表面2为第一镜片像面，由于第一镜片与第二镜片的物面3间距为0且表面曲率半径相同，因此，表面2既为第一镜片的像面亦为第二镜片的物面，该面为球面，曲率半径为2.9109，距离下一表面 4(第二镜片像面)1.117mm，即第二镜片的中心厚度为1.117mm，折射率1.91082，阿贝系数35.25；

表面4为第二镜片像面，该面为球面，曲率半径为2.9109mm，距离下一表面(第三镜片物面)中心顶点0.4512mm；

表面5为第三镜片物面，该面为球面，曲率半径-4.0170mm，距离下一表面(第三镜片像面)中心顶点0.403086mm，即第二镜片中心厚度为0.40386mm，折射率为1.84300，阿贝系数22.83；

表面6为第三镜片像面，该面为球面，曲率半径8.0419mm，距离下一表面(第四镜片物面)中心顶点0.441585mm；

表面7为第四镜片物面，该面为球面，曲率半径-3.5727mm，距离下一表面(第五镜片像面)中心顶点1.03863mm，即第三镜片的中心厚度为1.03863mm，折射率1.81300，阿贝系数46.80；

表面8为第四镜片像面，该面为球面，曲率半径-3.5103mm，距离下一表面(第五镜片物面)中心顶点0.096954mm；

表面9为第五镜片物面，该面为球面，曲率半径12.45mm，距离下一表面(第五镜片像面)的中心顶点0.859450mm，即第四镜片的中心厚度为0.859450mm，折射率1.75581，阿贝系数52.36；

表面10为第五镜片像面，该面为平面，曲率半径无穷大。

在本实用新型的一个实施例中，所述镜筒由铝合金材料制成。

在本实用新型的一个实施例中，所述第一镜片通过镜帽固定在镜筒内，且镜帽由铝合金材料制成。

在本实用新型的一个实施例中，所述第二镜片和第三镜片之间设有第一隔圈，所述第三镜片和第四镜片之间设有第二隔圈，所述第四镜片和第五镜片之间设有第三隔圈，所述第五镜片成像侧的上下端安装有第四隔圈。

在本实用新型的一个实施例中，所述第一隔圈、第二隔圈、第三隔圈和第四隔圈由铝合金材料制成。

在本实用新型的一个实施例中，所述第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片和第五镜片的表面均镀有BBAR膜。

(三)有益效果

本实用新型提供了高清疲劳驾驶监控专用镜头，具备以下有益效果：

(1)本实用新型通过设置第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片和第五镜片，使本实用新型高清疲劳驾驶监控专用镜头在强光下拍摄时不会产生鬼影、镜头采用红外镀膜，在暗光环境下拍摄出的画面质量优异，适合全天候使用，解决了普通镜头体积大，而车内空间有限，安装不方便的问题，本实用新型镜筒使用铝材AL6061，既减轻了重量，又提高了镜头的强度，一头装的结构设计简化了装配流程，同时也给后续拆解提供了方便，第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片和第五镜片的表面都镀上红外膜，通过红外补偿，白天夜晚拍摄都清晰，采用全玻璃镜片，镜片厚度变薄，镜头整体体积减小，方便安装，镜头的畸变小，能有效拍出最真实的照片。

附图说明

图1为本实用新型的安装结构示意图；

图2为本实用新型的光学原理图。

图中附图标记为：1、第一镜片；2、第二镜片；3、第三镜片；4、第四镜片；5、第五镜片；6、镜帽；7、第一隔圈；8、第二隔圈；9、第三隔圈；10、第四隔圈；11、镜筒；12、芯片保护玻璃。

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。

如图1-2所示，本实用新型提供一种技术方案：高清疲劳驾驶监控专用镜头，包括第一镜片1、第二镜片2、第三镜片3、第四镜片4 和第五镜片5，本实用新型是应用于疲劳驾驶预警系统的镜头，其主要作用是配合数码芯片构成一套成像系统和ECU组合成一套监测系统，用于疲劳驾驶预警、红外监控领域，技术特点：采用全玻璃镜头，体积小，低杂光、散光，镜片全红外镀膜，像素高，可支持500万像素的芯片，低畸变，全天候，主要用于汽车行驶中对驾驶员状态的监控拍摄，第一镜片1、第二镜片2、第三镜片3、第四镜片4和第五镜片5由物侧至成像侧依次排列在镜筒11中，镜筒11使用铝材 AL6061，既减轻了重量，又提高了镜头的强度，第一镜片1通过镜帽 6固定在镜筒11内，且镜帽6由铝合金材料制成，第二镜片2和第三镜片3之间设有第一隔圈7，第三镜片3和第四镜片4之间设有第二隔圈8，第四镜片4和第五镜片5之间设有第三隔圈9，第五镜片 5成像侧的上下端安装有第四隔圈10，第一隔圈7、第二隔圈8、第三隔圈9和第四隔圈10由铝合金材料制成，一头装的结构设计简化了装配流程，同时也给后续拆解提供了方便，第一镜片1朝向物侧的镜筒11内侧安装有芯片保护玻璃12，镜筒11由铝合金材料制成，第一镜片1、第二镜片2、第三镜片3、第四镜片4和第五镜片5的表面均镀有BBAR膜，BBAR膜以减少反射光，能有效避免鬼影的产生，提高镜头在强光环境中的成像质量，通过红外补偿，白天夜晚拍摄都清晰，而本实用新型能做到把430～900nm甚至更长波段范围的光线都聚集到同一平面上，所以不管白天还是夜视都是清晰的，做到了全天候适用，采用全玻璃镜片，镜片厚度变薄，镜头整体体积减小，方便安装，镜头的畸变小，能有效拍出最真实的照片，视角较宽，能有效保证被摄主体的前后景物在画面上均可清晰的再现。

本实用新型通过光学设计软件模拟设计出的单片式镜头参数如下：

表格1中列出了该设计的详细参数，第一行列举了该镜头的主要参数焦距f＝7.5mm，光圈F/#＝2.8，光学轨迹总长TTL＝11.5，在全视场角52°时的象高h＝3.4mm。

表格1的标题栏中列出了：“表面”，“类型”，“曲率半径”，“厚度”，“折射率”和“阿贝系数”，镜片元件材料由折射率和阿贝系数来定义的。在表格1中，“折射率”列中的一个空白单元格表示其旁边的“厚度”单元格里的值是到下一个镜片表面顶点的距离，“折射率”列提供的是镜片材料在波长588nm时的折射率。

表面1为第一镜片1物面，第一镜片1为球面，曲率半径为 13.176mm，距离下一表面(第一镜片1像面)中心顶点0.4mm，即第一镜片1中心厚度为0.4mm，折射率为1.59551，阿贝系数38.22；

表面2为第一镜片1像面，由于第一镜片1与第二镜片2的物面 3间距为0且表面曲率半径相同，因此，表面2既为第一镜片1的像面亦为第二镜片2的物面，该面为球面，曲率半径为2.9109，距离下一表面4(第二镜片2像面)1.117mm，即第二镜片2的中心厚度为1.117mm，折射率1.91082，阿贝系数35.25；

表面4为第二镜片2像面，该面为球面，曲率半径为2.9109mm，距离下一表面(第三镜片3物面)中心顶点0.4512mm；

表面5为第三镜片3物面，该面为球面，曲率半径-4.0170mm，距离下一表面(第三镜片3像面)中心顶点0.403086mm，即第二镜片2中心厚度为0.40386mm，折射率为1.84300，阿贝系数22.83；

表面6为第三镜片3像面，该面为球面，曲率半径8.0419mm，距离下一表面(第四镜片4物面)中心顶点0.441585mm；

表面7为第四镜片4物面，该面为球面，曲率半径-3.5727mm，距离下一表面(第五镜片5像面)中心顶点1.03863mm，即第三镜片 3的中心厚度为1.03863mm，折射率1.81300，阿贝系数46.80；

表面8为第四镜片4像面，该面为球面，曲率半径-3.5103mm，距离下一表面(第五镜片5物面)中心顶点0.096954mm；

表面9为第五镜片5物面，该面为球面，曲率半径12.45mm，距离下一表面(第五镜片5像面)的中心顶点0.859450mm，即第四镜片4的中心厚度为0.859450mm，折射率1.75581，阿贝系数52.36；

表面10为第五镜片5像面，该面为平面，曲率半径无穷大。

该光学设计的分辨率通过DSC-500UMA机台来进行测定：

测试频率45Lp/mm

中心≥160

Φ4.8≥120

Φ6.8≥120

可支持500万像素的芯片。

使用时，本实用新型先将芯片保护玻璃12安装与镜筒11内侧，再将第一镜片1放入镜筒11内侧，利用镜帽6固定，再将第二镜片 2放置，利用第一隔圈7进行限位紧固，再将第三镜片3放置，利用第二隔圈8进行限位紧固，再将第四镜片4放置，利用第三隔圈9进行限位紧固，再将第五镜片5放置，利用第四隔圈10进行限位紧固，最后将镜筒11直接安装于驾驶室内部即可。

综上可得，本实用新型通过设置第一镜片1、第二镜片2、第三镜片3、第四镜片4和第五镜片5结构，解决了镜头在强光下拍摄时会产生鬼影、镜头无红外镀膜，在暗光环境下拍摄出的画面质量很差，不适合全天候使用和普通镜头体积大，而车内空间有限，安装不方便的问题。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.高清疲劳驾驶监控专用镜头，包括第一镜片(1)、第二镜片(2)、第三镜片(3)、第四镜片(4)和第五镜片(5)，其特征在于：所述第一镜片(1)、第二镜片(2)、第三镜片(3)、第四镜片(4)和第五镜片(5)由物侧至成像侧依次排列在镜筒(11)中，所述第一镜片(1)朝向物侧的镜筒(11)内侧安装有芯片保护玻璃(12)；

表面1为第一镜片(1)物面，第一镜片(1)为球面，曲率半径为13.176mm，距离下一表面中心顶点0.4mm，即第一镜片(1)中心厚度为0.4mm，折射率为1.59551，阿贝系数38.22；

表面2为第一镜片(1)像面，由于第一镜片(1)与第二镜片(2)的物面3间距为0且表面曲率半径相同，因此，表面2既为第一镜片(1)的像面亦为第二镜片(2)的物面，该面为球面，曲率半径为2.9109，距离下一表面4(1.117mm，即第二镜片(2)的中心厚度为1.117mm，折射率1.91082，阿贝系数35.25；

表面4为第二镜片(2)像面，第二镜片(2)为球面，曲率半径为2.9109mm，距离下一表面中心顶点0.4512mm；

表面5为第三镜片(3)物面，第三镜片(3)为球面，曲率半径-4.0170mm，距离下一表面中心顶点0.403086mm，即第二镜片(2)中心厚度为0.40386mm，折射率为1.84300，阿贝系数22.83；

表面6为第三镜片(3)像面，第三镜片(3)为球面，曲率半径8.0419mm，距离下一表面中心顶点0.441585mm；

表面7为第四镜片(4)物面，第四镜片(4)为球面，曲率半径-3.5727mm，距离下一表面中心顶点1.03863mm，即第三镜片(3)的中心厚度为1.03863mm，折射率1.81300，阿贝系数46.80；

表面8为第四镜片(4)像面，第四镜片(4)为球面，曲率半径-3.5103mm，距离下一表面中心顶点0.096954mm；

表面9为第五镜片(5)物面，第五镜片(5)为球面，曲率半径12.45mm，距离下一表面的中心顶点0.859450mm，即第四镜片(4)的中心厚度为0.859450mm，折射率1.75581，阿贝系数52.36；

表面10为第五镜片(5)像面，第五镜片(5)为平面，曲率半径无穷大。

2.根据权利要求1所述的高清疲劳驾驶监控专用镜头，其特征在于：所述镜筒(11)由铝合金材料制成。

3.根据权利要求1所述的高清疲劳驾驶监控专用镜头，其特征在于：所述第一镜片(1)通过镜帽(6)固定在镜筒(11)内，且镜帽(6)由铝合金材料制成。

4.根据权利要求1所述的高清疲劳驾驶监控专用镜头，其特征在于：所述第二镜片(2)和第三镜片(3)之间设有第一隔圈(7)，所述第三镜片(3)和第四镜片(4)之间设有第二隔圈(8)，所述第四镜片(4)和第五镜片(5)之间设有第三隔圈(9)，所述第五镜片(5)成像侧的上下端安装有第四隔圈(10)。

5.根据权利要求4所述的高清疲劳驾驶监控专用镜头，其特征在于：所述第一隔圈(7)、第二隔圈(8)、第三隔圈(9)和第四隔圈(10)由铝合金材料制成。

6.根据权利要求1所述的高清疲劳驾驶监控专用镜头，其特征在于：所述第一镜片(1)、第二镜片(2)、第三镜片(3)、第四镜片(4)和第五镜片(5)的表面均镀有BBAR膜。