CN221056745U - 一种基于红外图像的dms光学镜头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于红外图像的DMS光学镜头，镜头的光学系统由沿光线入射光路自左向右依次设置的光阑、第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜构成，所述第一透镜为平凸正透镜，所述第二透镜为弯月形凹负透镜，所述第三透镜为双凸正透镜，所述第四透镜为弯月形凹负透镜，第一透镜为玻璃球面透镜，第二透镜、第三透镜以及第四透镜均为塑胶非球面透镜。本实用新型采用四片光学镜片，由一个玻璃球面镜片加三个塑胶非球面镜片构成成像系统，达到缩小镜头的总长以及各镜片的径向尺寸，以实现镜头组小型化以及成本的降低的目的。
Description
技术领域：
本实用新型属于镜头技术领域，尤其涉及一种基于红外图像的DMS光学镜头。
背景技术：
自21世纪以来，人工智能、信息技术和电子技术的快速发展推动了智能汽车在汽车工业领域的崛起。其中，自动驾驶、智能座舱和高级驾驶辅助系统等技术都得到了迅速的发展和应用。驾驶员监控系统作为保护驾驶安全和实现人车交互的必要系统，以及成为智能汽车领域的研究热点，该系统主要用于监控驾驶员的状态和危险驾驶行为，包括但不限于疲劳、抽烟和打电话等。其中基于视觉信息，如可见光图像、红外图像的驾驶员监控系统为目前的主流技术方案，其作为车内监控的一种要求镜头需可以在全天候24小时正常使用，如日夜共焦、高低温稳定性等。在此基础上，还需保证其高解像力、大光圈和低畸变等光学性能，因而市场在小体积的限制上多采用玻璃镜片进行设计或将体积放开，导致成本升高或不利于集成。
实用新型内容：
本实用新型针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于红外图像的DMS光学镜头。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基于红外图像的DMS光学镜头，镜头的光学系统由沿光线入射光路自左向右依次设置的光阑、第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜构成，所述第一透镜为平凸正透镜，所述第二透镜为弯月形凹负透镜，所述第三透镜为双凸正透镜，所述第四透镜为弯月形凹负透镜，第一透镜为玻璃球面透镜，第二透镜、第三透镜以及第四透镜均为塑胶非球面透镜。
进一步的，所述第一透镜的物侧面为凸面，像侧面为平面；所述第二透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第三透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面；所述第四透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面。
进一步的，光学系统的焦距为f，第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4，其中f1、f2、f3、f4与f满足以下比例：1.0<f1/f<2.0，-2.0<f2/f<-1.0，0.0<f3/f<1.0，-1.0<f4/f<0.0。
进一步的，第一透镜满足关系式：1.5≤Nd≤1.8，Vd≤50.0；第二透镜满足关系式：1.5≤Nd≤1.8，Vd≤50.0；第三透镜满足关系式：1.5≤Nd≤1.8，Vd≥50.0；第四透镜满足关系式：1.5≤Nd≤1.8，Vd≥50.0；其中Nd为折射率，Vd为阿贝常数。
进一步的，所述第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为：0.0～0.5mm；第二透镜与第三透镜的空气间隔为：0.0～0.5mm；第三透镜与第四透镜的空气间隔为：0.0～0.5mm。
进一步的，第二透镜、第三透镜以及第四透镜的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。
进一步的，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≤1.6。
进一步的，光学系统的F数≤2.0；光学系统的像高H与光学系统的焦距f之间满足：H/f≥0.5。
进一步的，所述光阑位于第一透镜的物侧面上；所述第四透镜的后侧设置有第一等效玻璃平板和第二等效玻璃板。
与现有技术相比，本实用新型具有以下效果：本实用新型采用四片光学镜片，由一个玻璃球面镜片加三个塑胶非球面镜片构成成像系统，达到缩小镜头的总长以及各镜片的径向尺寸，以实现镜头组小型化以及成本的降低的目的。
附图说明：
图1是本实用新型实施例的光学结构示意图；
图2是本实用新型实施例的全工作波段轴向色差图；
图3是本实用新型实施例的全工作波段垂轴色差图；
图4是本实用新型实施例的全工作波段场曲畸变图。
图中：
STO-光阑；L1-第一透镜；L2-第二透镜；L3-第三透镜；L4-第四透镜；L5-第一等效玻璃平板；L6-第二等效玻璃平板；IMA-成像面。
具体实施方式:
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。
如图1所示，本实用新型一种基于红外图像的DMS光学镜头，在满足高解像力、大光圈和低畸变等光学特征的同时，还满足小体积、较低生产成本且全天候24小时正常使用的要求，进退的：镜头的光学系统由沿光线入射光路自左向右依次设置的光阑STO、第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3以及第四透镜L4构成，光阑位于第一透镜的物侧面上，所述第一透镜L1为平凸正透镜，所述第二透镜L2为弯月形凹负透镜，所述第三透镜L3为双凸正透镜，所述第四透镜L4为弯月形凹负透镜，第一透镜为玻璃球面透镜，第二透镜、第三透镜以及第四透镜均为塑胶非球面透镜。如图2至图4所示，通过合理的镜片搭配，有效地优化了系统的各种像差问题，提高成像质量。
本实施例中，所述第一透镜的物侧面为凸面，像侧面为平面；所述第二透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第三透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面；所述第四透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面。
本实施例中，光学系统的焦距为f，第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4，其中f1、f2、f3、f4与f满足以下比例：1.0<f1/f<2.0，，-2.0<f2/f<-1.0，0.0<f3/f<1.0，-1.0<f4/f<0.0。
本实施例中，第一透镜满足关系式：1.5≤Nd≤1.8，Vd≤50.0；第二透镜满足关系式：1.5≤Nd≤1.8，Vd≤50.0；第三透镜满足关系式：1.5≤Nd≤1.8，Vd≥50.0；第四透镜满足关系式：1.5≤Nd≤1.8，Vd≥50.0；其中Nd为折射率，Vd为阿贝常数。
本实施例中，各镜片之间的轴上距离满足以下关系：所述第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为：0.0～0.5mm；第二透镜与第三透镜的空气间隔为：0.0～0.5mm；第三透镜与第四透镜的空气间隔为：0.0～0.5mm。在满足成像要求的情况下，减小各镜片间的距离，有利于镜头的光学总长，保证小型化。
本实施例中，第二透镜、第三透镜以及第四透镜的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。
本实施例中，光学系统的各非球面透镜的非球面系数如下表：
本实施例中，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≤1.6。
本实施例中，光学系统的F数≤2.0。
本实施例中，光学系统的像高H与光学系统的焦距f之间满足：H/f≥0.5。
本实施例中，所述第四透镜的后侧设置有第一等效玻璃平板L5，第一等效玻璃板L5的后侧设有第二等效玻璃板L6。
本实施例中，光学系统实现的技术指标如下：
(1)焦距：3.5≤EFFL≤4.0mm；
(2)光圈F≤2.0；
(3)视场角：2w≥60°；
(4)工作波段：940nm短波红外波段。
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：
本实施例中，该基于红外图像的DMS光学镜头的成像方法，成像时：光线自左向右进入光阑STO、第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第一等效玻璃平板L5以及第二等效玻璃板L6后在成像面进行成像。
本实施例中，光学系统通过合理分配各透镜的光焦度、面型、各透镜的中心厚度以及各透镜之间的轴上距离等，使设计在满足镜头成像性能要求的同时，采用塑胶非球面镜片与玻璃球面镜片相结合的结构形式，达到缩小镜头的总长以及各镜片的径向尺寸，以实现镜头组小型化以及成本的降低的目的。
本实用新型的优点在于：采用四片光学镜片，由一个玻璃球面镜片加三个塑胶非球面镜片构成成像系统；采用成本远低于玻璃镜片的塑胶非球面镜片，在降低生产成本的同时，保证成像质量；镜头总长小于7毫米，外径小于6毫米，保证摄像组的光学性能的同时减小镜头的整体尺寸，提升美观度；另外镜头在第一至第四镜片中设置一片玻璃球面透镜，控制温飘，改善高温或者低温对镜头像质的影响，且由于采用的是球面，从而进一步降低成本。
本实用新型如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外，上述本实用新型公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
本实用新型提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。
Claims (9)
1.一种基于红外图像的DMS光学镜头，其特征在于：镜头的光学系统由沿光线入射光路自左向右依次设置的光阑、第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜构成，所述第一透镜为平凸正透镜，所述第二透镜为弯月形凹负透镜，所述第三透镜为双凸正透镜，所述第四透镜为弯月形凹负透镜，第一透镜为玻璃球面透镜，第二透镜、第三透镜以及第四透镜均为塑胶非球面透镜。
2.根据权利要求1所述的一种基于红外图像的DMS光学镜头，其特征在于：所述第一透镜的物侧面为凸面，像侧面为平面；所述第二透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第三透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面；所述第四透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面。
3.根据权利要求2所述的一种基于红外图像的DMS光学镜头，其特征在于：光学系统的焦距为f，第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4，其中f1、f2、f3、f4与f满足以下比例：1.0<f1/f<2.0，-2.0<f2/f<-1.0，0.0<f3/f<1.0，-1.0<f4/f<0.0。
4.根据权利要求2所述的一种基于红外图像的DMS光学镜头，其特征在于：第一透镜满足关系式：1.5≤Nd≤1.8，Vd≤50.0；第二透镜满足关系式：1.5≤Nd≤1.8，Vd≤50.0；第三透镜满足关系式：1.5≤Nd≤1.8，Vd≥50.0；第四透镜满足关系式：1.5≤Nd≤1.8，Vd≥50.0；其中Nd为折射率，Vd为阿贝常数。
5.根据权利要求2所述的一种基于红外图像的DMS光学镜头，其特征在于：所述第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为：0.0～0.5mm；第二透镜与第三透镜的空气间隔为：0.0～0.5mm；第三透镜与第四透镜的空气间隔为：0.0～0.5mm。
6.根据权利要求1所述的一种基于红外图像的DMS光学镜头，其特征在于：第二透镜、第三透镜以及第四透镜的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。
7.根据权利要求1所述的一种基于红外图像的DMS光学镜头，其特征在于：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≤1.6。
8.根据权利要求1所述的一种基于红外图像的DMS光学镜头，其特征在于：光学系统的F数≤2.0；光学系统的像高H与光学系统的焦距f之间满足：H/f≥0.5。
9.根据权利要求1所述的一种基于红外图像的DMS光学镜头，其特征在于：所述光阑位于第一透镜的物侧面上；所述第四透镜的后侧设置有第一等效玻璃平板和第二等效玻璃板。
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