一种基于红外图像的DMS光学镜头及成像方法与流程

本发明涉及及镜头，尤其涉及一种基于红外图像的dms光学镜头及成像方法。

背景技术：

1、疲劳驾驶和注意力分散是造成交通事故以及致死事故的重要原因。根据美国汽车协会交通安全基金会估计，2016年美国发生的致命机动车撞车事故中，30％的事故是因为驾驶员疲劳驾驶或注意力分散造成的。而驾驶员监控系统的引入可以有效地减少此类状况的发生。在其所有技术方案中基于视觉信息，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。

技术实现思路

1、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。

2、为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种基于红外图像的dms光学镜头，所述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组成，在不考虑非球面系数造成的反曲的情况下，第一透镜为弯月凸正透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；第二透镜为双凹负透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凹面；第三透镜为弯月凸正透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；第四透镜为弯月凹负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述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为塑胶非球面透镜。

3、优选的，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。

4、优选的，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。

5、优选的，所述第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为：0.5～1.0mm；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、优选的，第二透镜、第三透镜以及第四透镜均为非球面透镜，非球面曲线方程表达式为：

7、

8、其中，z为非球面沿光轴方向在高度为r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。

9、优选的，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≤2.0。

10、优选的，光学系统的f数≤2.5。

11、优选的，光学系统的像高h与光学系统的焦距f之间满足：h/f≤1.0。

12、优选的，第四透镜的右侧设置有滤光片，该滤光片选用等效玻璃平板。

13、一种基于红外图像的dms光学镜头的成像方法，按以下步骤进行：光线自左向右依次经光阑、第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四透镜后在成像面成像。

14、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

15、1、该镜头对物体的成像角度大于46.4度，同时具有较高成像清晰度、大的通光口径、较低的公差敏感度和较好的高低温稳定性等优点同时，能够更加全面地对车外景象进行监控；

16、2、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,通过合理的搭配各光学透镜，使得系统结构紧凑合理，总长8mm，易于装配，公差敏感度低，更适合大规模高良率生产；

17、3、采用玻塑混合结构，具有较低的制造成本、较轻的重量，有利于模组的制造与安装；

18、4、能够在高温和低温时对焦面位移做出较好的补偿，具备复杂环境适应性；

19、5、校正了各轴向色差、垂轴色差以及高阶色差，保证成像系统在大角度时也能具有较高的成像质量。

20、6、充分发挥非球面镜片校正像差的优势，满足高清成像的同时，具有更小的镜片外径和更短的光学总长，保证镜头的小型化,镜头本体长度小于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。

21、7、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。

22、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。

技术特征：

1.一种基于红外图像的dms光学镜头，包括光学系统，其特征在于：所述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组成，在不考虑非球面系数造成的反曲的情况下，第一透镜为弯月凸正透镜；第二透镜为双凹负透镜；第三透镜为弯月凸正透镜；第四透镜为弯月凹负透镜；所述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，像侧面为凹面；第二透镜的物侧面为凹面，像侧面为凹面；第三透镜的物侧面为凹面，像侧面为凸面；第四透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面。

3.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；

5.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：所述第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为：0.5～1.0mm；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：所述第二透镜、第三透镜以及第四透镜均为非球面透镜，非球面曲线方程表达式为：

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：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≤2.0。

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：所述光学系统的f数≤2.5。

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：所述光学系统的像高h与光学系统的焦距f之间满足：h/f≤1.0。

10.一种应用于权利要求2所述的一种基于红外图像的dms光学镜头的成像方法，其特征在于，按以下步骤进行：光线自左向右依次经光阑、第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四透镜后在成像面成像。

技术总结本发明涉及一种基于红外图像的DMS光学镜头，所述镜头的光学系统由沿光线入射光路自左向右依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜构成，光阑设置于透镜L1的S1面上。其中第一透镜为玻璃球面透镜，第二、第三以及第四透镜为塑胶非球面透镜。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。技术研发人员：罗杰,林清华,郑新,谢振锋,薛政云,林文斌,何文波,黄灯辉,江伟,刘官禄受保护的技术使用者：福建福光天瞳光学有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/2