一种日夜两用的巡逻监视的智能设备的制作方法

本发明涉及一种巡逻监视的智能设备，具体的说是涉及一种具有可日夜两用的摄像头及配置该摄像头的巡逻监视的智能设备。

背景技术：

随着人们生活水平的提高，以及智能设备技术的不断进步，智能设备越来越普及到人们的生活中，智能设备可以代替人类进行工作，可以为人类服务，为人类带来了诸多方便。在人们不在的时候，或者人们不方便出现的地方，巡逻监视的智能设备收到越来越大的欢迎。

作为重要的部件，再加上智能设备的小型化趋势，监视摄影的摄像头也需要具有相应的小型化，而且对于摄像的清晰度要求也越来越高，即对于摄像头内的光学镜头也进一步要求高分辨率等性能。另外大部分的摄像头只能在亮度足够的情况下拍摄到足够的图像，在较暗的环境下尤其是夜间无法获得清晰的图像，同时由于红外光学材料和机械材料在温度变化时会产生热形变，因此工作温度的剧烈变化会引起光学系统的焦距变化、像面飘逸、成像质量下降等影响。

为了甚至连对象的微小的细节都清楚地记录下来，镜头系统应令人满意地补偿在图像的周边区域产生的像差。然而，普通的夜用摄像头如果要实现高光学性能则难以使镜头系统小型化，而且为了使这样的镜头系统小型化会增加制造成本。因此，难以同时满足高光学性能和低制造成本。现有技术中摄像头的变焦的摄像透镜系统具有可以令人满意地补偿像差，但是伴随有镜头系统的总尺寸增加的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种光场大、像面大、及成像效果清晰的摄像头，摄像头的摄像透镜系统可获得光束效果与成像清晰度之间的良好平衡，具有结构紧凑、F数小、广角、且具有良好的光学性能的特点。

本发明的另一目的是提供一种具有上述优良摄像效果的摄像头的巡逻监控的智能设备。

一种红外无热化摄像头，可用于日夜两用的巡逻监视的智能设备，包括微型摄像透镜系统；

所述微型摄像透镜系统由物侧至像侧依序包含第一透镜、光圈、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、光增亮片以及电子感光元件；

第一透镜具有正屈折力，且为正光焦度、低折射率温度系数的硫系玻璃，其物侧表面S1为凸面，其像侧表面S2为平面，设有衍射图案；

第二透镜具有负屈折力，且为负光焦度的单晶锗，其物侧表面S3为凸面，其像侧表面S4为凹面，并皆为非球面，且物侧面S3具有一个反曲点以及像侧面S4具有两个反曲点；

第三透镜具有正屈折力，且为正光焦度、低折射率温度系数的硫系玻璃，其物侧表面S5为凹面，其像侧表面S6为凸面，并皆为非球面；

第四透镜具有负屈折力，且为负光焦度的单晶锗，其物侧表面S7为凹面，其像侧表面S8为凹面，并皆为非球面；

第五透镜具有负屈折力，且为负光焦度的单晶锗，其物侧表面S9为凸面，其像侧表面S10为凹面，并皆为非球面，且物侧面S9具有两个反曲点以及像侧面S10具有三个反曲点；

第六透镜具有负屈折力，且为负光焦度的单晶锗，其物侧表面S11为凹面，其像侧表面S12为平面，且物侧面S11具有两个反曲点。

优选地，第二透镜至第五透镜的八个表面S3~S10的曲率由以下等式定义：

Zi=CURViYi²/(1+(1-(1+Ki)CURVi²Yi²)1/2)+(Ai)Yi²+(Bi)Yi⁴+(Ci)Yi⁶+(Di)Yi⁸

且参数

Mi=1-(1+Ki)(CURVi)²(Ri)²

其中：

i是表面编号（i= S3~S10）；

对于表面i，Zi是光轴上方高度为Yi的非球面表面上的点与一平面之间的距离，该平面在非球面表面与光轴的交点处与该非球面表面正切；

Ki是常数，被称为表面i的圆锥常数；

CURVi是表面i在该表面与光轴的交点处的曲率；

Ai、Bi、Ci、Di分别是表面i的第二、四、六和八次非球面系数；

Ri是表面i的孔径的有效半径。

进一步地，所述微型摄像透镜系统还满足条件：

8<(MS3+MS4+MS7+MS8+MS9+MS10)/(MS5+MS6)<17。

优选地，微型摄像透镜系统的焦距为f，第一透镜的焦距为f1，第二透镜的焦距为f2，第三透镜的焦距为f3，第四透镜的焦距为f4，第五透镜的焦距为f5，第六透镜的焦距为f6，其满足下列条件：f1/f2＝-2.33；f5/f6＝1.43；f3/f4＝-1.78；以及|f/f1|+|f/f2|＝0.68。

优选地，微型摄像透镜系统的焦距为f，微型摄像透镜系统的光圈值为Fno，微型摄像透镜系统中最大视角的一半为HFOV，其数值如下：f＝3.54mm；Fno＝2.50；以及HFOV＝44.0度。

优选地，第三透镜的硫系玻璃材质相对于d光的折射率Nd和阿贝系数Vd满足下列条件式：Nd≥2.8，Vd≥40。

进一步地，第四透镜的单晶锗材质相对于d光的折射率Nd和阿贝系数Vd满足下列条件式：Nd≥4.1，Vd≤28。

进一步地，第五透镜的单晶锗材质相对于d光的折射率Nd和阿贝系数Vd满足下列条件式：Nd≥4.6，Vd≤23。

优选地，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜与第六透镜的屈折力中最强者为Pmax，微型摄像透镜系统的焦距为f，微型摄像透镜系统的入射瞳直径为EPD，光圈至于光轴上的距离为SL，第一透镜物侧表面S1至电子感光元件于光轴上的距离为TL，电子感光元件有效感测区域对角线长的一半为ImgH，其满足下列条件：|Pmax|＝0.56；f/EPD＝2.30；SL/TL＝0.88；以及TL/ImgH＝1.56。

本发明还提供了另一个技术方案：一种日夜两用的巡逻监视的智能设备，其包括智能设备主体和与智能设备主体连接用于智能设备巡逻监视的移动装置；移动装置上具有红外无热化摄像头，其与智能设备主体内部的中央处理器连接，中央处理器可以控制红外无热化摄像头，并且发送图像和视频信息到远程终端。

选用正光焦度、低折射率温度系数的硫系玻璃和负光焦度的单晶锗作为不同的透镜相配合，通过计算机光学辅助设计和优化校正了光学镜头的各种像差和畸变，使镜头实现高分辨率、大通光量、日夜共焦等性能，并很好地实现了透镜的红外无热化；摄像头的光场大、像面大、及成像效果清晰，也很好地保证了智能设备的巡逻监视。

附图说明

图1为智能设备外部结构图。

图2为智能设备在展开履带时的外部视图。

图3是摄像头的微型摄像透镜系统的结构示意图。

图4A~4C是微型摄像透镜系统的球差、像散和歪曲曲线图。

具体实施方式

现在将对示例性实施例详细地做出说明，其示例在附图中示出，其中，相同的标号始终表示相同的部件。在这点上，示例性实施例可具有不同的形式且不应被解释为局限于这里的描述。因此，下面仅通过参考附图描述示例性实施例，以解释本描述的各方面。图中元件的尺寸会被夸大用于方便解释。换句话说，由于图中元件的尺寸和厚度是为了方便解释而任意描述，因此以下示例性实施例并不限于此。

参见图1，一种日夜两用的巡逻监视的智能设备，包括智能设备主体10和与智能设备主体10连接用于智能设备巡逻监视的移动装置20。移动装置20上具有红外无热化摄像头212，其与智能设备主体10内部的中央处理器（未图示）连接，中央处理器可以控制红外无热化摄像头212，并且发送图像和视频信息到远程终端。

所述红外无热化摄像头212具有一种微型摄像透镜系统，参见图3，所述微型摄像透镜系统由物侧至像侧依序包含第一透镜210、光圈200、第二透镜220、第三透镜230、第四透镜240、第五透镜250、第六透镜260、光增亮片270以及电子感光元件280。

第一透镜210具有正屈折力，且为正光焦度、低折射率温度系数的硫系玻璃，其物侧表面S1为凸面，其像侧表面S2为平面，设有衍射图案。

第二透镜220具有负屈折力，且为负光焦度的单晶锗，其物侧表面S3为凸面，其像侧表面S4为凹面，并皆为非球面，且物侧面S3具有一个反曲点以及像侧面S4具有两个反曲点。

第三透镜230具有正屈折力，且为正光焦度、低折射率温度系数的硫系玻璃，其物侧表面S5为凹面，其像侧表面S6为凸面，并皆为非球面。

第四透镜240具有负屈折力，且为负光焦度的单晶锗，其物侧表面S7为凹面，其像侧表面S8为凹面，并皆为非球面。

第五透镜250具有负屈折力，且为负光焦度的单晶锗，其物侧表面S9为凸面，其像侧表面S10为凹面，并皆为非球面，且物侧面S9具有两个反曲点以及像侧面S10具有三个反曲点。

第六透镜260具有负屈折力，且为负光焦度的单晶锗，其物侧表面S11为凹面，其像侧表面S12为平面，且物侧面S11具有两个反曲点。

对于红外光线，在第一透镜210设的衍射图案，使得第一透镜210产生正热差，与第五透镜250和第六透镜260产生的负热差相互抵消，实现了摄像透镜系统的红外无热化。

第二透镜220至第五透镜250的八个表面S3~S10的曲率由以下等式定义：

Zi=CURViYi²/(1+(1-(1+Ki)CURVi²Yi²)1/2)+(Ai)Yi²+(Bi)Yi⁴+(Ci)Yi⁶+(Di)Yi⁸

且参数

Mi=1-(1+Ki)(CURVi)²(Ri)²

其中：

i是表面编号（i= S3~S10）；

对于表面i，Zi是光轴上方高度为Yi的非球面表面上的点与一平面之间的距离，该平面在非球面表面与光轴的交点处与该非球面表面正切；

Ki是常数，被称为表面i的圆锥常数；

CURVi是表面i在该表面与光轴的交点处的曲率；

Ai、Bi、Ci、Di分别是表面i的第二、四、六和八次非球面系数；

Ri是表面i的孔径的有效半径。

微型摄像透镜系统的焦距为f，第一透镜210的焦距为f1，第二透镜220的焦距为f2，第三透镜230的焦距为f3，第四透镜240的焦距为f4，第五透镜250的焦距为f5，第六透镜260的焦距为f6，其满足下列条件：f1/f2＝-2.33；f5/f6＝1.43；f3/f4＝-1.78；以及|f/f1|+|f/f2|＝0.68。

所述微型摄像透镜系统还满足条件：8<(MS3+MS4+MS7+MS8+MS9+MS10)/(MS5+MS6)<17。

微型摄像透镜系统的焦距为f，微型摄像透镜系统的光圈值(F-number)为Fno，微型摄像透镜系统中最大视角的一半为HFOV，其数值如下：f＝3.54mm；Fno＝2.50；以及HFOV＝44.0度。

第三透镜230的硫系玻璃材质相对于d光的折射率Nd和阿贝系数Vd满足下列条件式：Nd≥2.8，Vd≥40。

第四透镜240的单晶锗材质相对于d光的折射率Nd和阿贝系数Vd满足下列条件式：Nd≥4.1，Vd≤28。

第五透镜250的单晶锗材质相对于d光的折射率Nd和阿贝系数Vd满足下列条件式：Nd≥4.6，Vd≤23。

第三透镜230与第四透镜240于光轴上的间隔距离为T34，第四透镜240与第五透镜250于光轴上的间隔距离为T45，第五透镜250于光轴上的厚度为CT5，第六透镜260于光轴上的厚度为CT6，第一透镜物侧表面S1至第六透镜像侧表面S12于光轴上的距离为Td，第一透镜210、第二透镜220、第三透镜230、第四透镜240、第五透镜250与第六透镜260分别于光轴上厚度的总和为ΣCT，其满足下列条件：T34/T45＝0.54；CT5/CT6＝0.41；Td/CT6＝4.26；以及ΣCT/Td＝0.77。

第一透镜210、第二透镜220、第三透镜230、第四透镜240、第五透镜250与第六透镜260的屈折力中最强者为Pmax，微型摄像透镜系统的焦距为f，微型摄像透镜系统的入射瞳直径为EPD，光圈200至于光轴上的距离为SL，第一透镜物侧表面S1至电子感光元件280于光轴上的距离为TL，电子感光元件280有效感测区域对角线长的一半为ImgH，其满足下列条件：|Pmax|＝0.56；f/EPD＝2.30；SL/TL＝0.88；以及TL/ImgH＝1.56。

表一为实施例详细的结构数据，其中曲率半径、厚度及焦距的单位为mm。表二为实施例中的非球面数据，其中，k表非球面曲线方程式中的锥面系数，A4-A16则表示各表面第4-16阶非球面系数。

表一 f＝3.54mm；Fno＝2.50；以及HFOV＝44.0度

图4A~4C示出了该实施例的微型摄像透镜系统的球差、像散和歪曲曲线。

结合图1和图2，移动装置20包括通过轴承203连接的一对主动轮201和与机器人主体10连接的从动轮202。主动轮201的轮缘上套设有弹性履带204，主动轮201上还设有轮履收放机构205，轮履收放机构205用于在收回时使弹性履带贴合主动轮201的轮缘，在展开时和主动轮201以及弹性履带204配合形成履带行走机构。

主动轮201被执行结构300直接驱动，由从动轮202配合使巡逻机器人以轮子滚动方式行走。

弹性履带204为具有弹性的履带结构，在适宜轮子滚动行走的地面，弹性履带204靠其自身的弹性紧贴在主动轮201的轮缘。当切换行走模式时，轮履收放机构205将弹性履带204撑开，和主动轮201以及弹性履带204配合形成履带行走机构。

具体地，轮履收放机构205包括一对设于主动轮201前后的收放件，该收 放件包括与主动轮201啮合的驱动轮251、与弹性履带204相抵的传动轮252以及连接在驱动轮251和传动轮252之间的支撑杆253。当主动轮201被驱动转动时，弹性履带204沿主动轮201、驱动轮251以及传动轮252连续转动，从而实现履带行走。

本实施例的移动装置20能够在轮式行走和履带式行走时间切换，因而能够适宜更复杂的路面情况。

如上所述，根据示例性实施例，可实现令人满意地补偿了像差的微型摄像透镜系统，从而使得巡逻监视的智能设备的摄像头实现广角高清日夜两用。然而，上述微型摄像透镜系统不限制本发明构思，本领域的普通技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的发明构思的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种改变。