成像系统及视频监控设备的制作方法

1.本技术涉及视频监控技术领域，特别涉及一种成像系统及视频监控设备。


背景技术：

2.视频监控技术被广泛应用于治安管理、道路交通、国防安全、环境保护和森林防火等领域。视频监控设备也可称为图像采集设备，例如可以是摄像机等。视频监控设备用于采集监控区域的视频图像。基于镜头成像的原理可知，对于同一物体，如果物体距离镜头越远，那么该物体在镜头的成像画面中的成像越小。因此采用单一镜头的视频监控设备往往难以采集到监控区域内距离视频监控设备较远的监控物体的细节，导致视频监控设备的监控距离受限。


技术实现要素：

3.本技术提供了一种成像系统及视频监控设备，可以解决目前视频监控设备的有效监控范围受限的问题。
4.第一方面，提供了一种成像系统。该成像系统包括：成像镜头和第一凹面反射镜。第一凹面反射镜位于成像镜头的视野范围内，且第一凹面反射镜的第一反射面朝向成像镜头。第一反射面上的第一区域的曲率小于第一反射面上的第二区域的曲率。第一区域到成像镜头的距离大于第二区域到成像镜头的距离。第一凹面反射镜位于目标面的第一侧。第一凹面反射镜用于将来自目标面的第二侧的入射光线反射至成像镜头。目标面为经过成像镜头的主光轴的平面。成像镜头用于基于来自第一凹面反射镜的反射光线进行成像。
5.凹面反射镜对光线有汇聚作用，且反射位置的曲率越小，则汇聚作用越明显，因此，经由曲率较大的区域反射后的成像相较于物像的缩小程度相对较小，经由曲率较小的区域反射后的成像相对于物像的缩小程度相对较大。也即是，对于同一物体，经由曲率较大的区域反射后的成像大于经由曲率较小的区域反射后的成像。
6.本技术提供的成像系统中，位于拍摄区域内距离成像系统较近的物体的影像光线会入射至凹面反射镜远离成像镜头的区域(曲率较小的区域)，位于拍摄区域内距离成像系统较远的物体的影像光线会入射至凹面反射镜靠近成像镜头的区域(曲率较大的区域)。使得拍摄区域内较远的物体的成像相较于较近的物体的成像的缩小程度较小，进而可以使最终得到的视频图像中较远物体的成像大小与较近物体的成像大小基本一致，也即是，视频图像中较远物体的成像所包含的像素数量与较近物体的成像所包含的像素数量大致相同。这样也就能够在一帧视频图像中实现较远物体的成像清晰度与较近物体的成像清晰度趋于一致。因此本技术提供的成像系统在采用单一成像镜头的前提下，无需牺牲近距离的拍摄角度范围，例如可以选用焦距较短的成像镜头以保证近距离具有较大的拍摄角度范围，再由凹面反射镜调节远处物体和近处物体的成像比例，以使远距离的拍摄角度范围与近距离的拍摄角度范围基本相同，从而提高远处物体的成像清晰度，进而提升成像系统的拍摄距离。另外，本技术提供的成像系统只需采用一个成像镜头，硬件成本较低。该成像镜头针
对拍摄区域采集得到一路视频流，一路视频流相较于多路视频流的传输和存储成本更低，且相关人员通过该路视频流就能观看整个拍摄区域的影像，无需切换视频流，提高了操作便捷性。
7.可选地，第一凹面反射镜用于将来自目标面的第二侧的入射光线从目标面的第一侧反射进入成像镜头。
8.可选地，成像镜头包括第一成像传感器，第一成像传感器位于目标面的第二侧。第一成像传感器用于基于来自第一凹面反射镜的反射光线进行成像。
9.本技术中，由于第一凹面反射镜用于将来自目标面的第二侧的入射光线从目标面的第一侧反射进入成像镜头，基于透镜成像原理可知，光线从目标面的第一侧进入成像镜头后，最终成像在目标面的第二侧，因此可以在目标面的第二侧设置成像传感器，以对第一凹面反射镜的反射光线进行成像。
10.可选地，成像系统还包括：第二凹面反射镜。第二凹面反射镜位于成像镜头的视野范围内，且第二凹面反射镜的第二反射面朝向成像镜头。第二反射面上的第三区域的曲率小于第二反射面上的第四区域的曲率。第三区域到成像镜头的距离大于第四区域到成像镜头的距离。第二凹面反射镜位于目标面的第二侧。第二凹面反射镜用于将来自目标面的第一侧的入射光线从目标面的第二侧反射进入成像镜头。成像镜头还用于基于来自第二凹面反射镜的反射光线进行成像。
11.第二凹面反射镜的作用和结构可参考第一凹面反射镜的作用和结构。
12.由于第一凹面反射镜用于将来自目标面的第二侧的入射光线反射至成像镜头，第二凹面反射镜用于将来自目标面的第一侧的入射光线反射至成像镜头，因此本技术提供的成像系统能够采用单一成像镜头实现同时对两个不同方位的拍摄区域进行视频图像采集，既提高了对单侧拍摄区域的拍摄距离，又能扩大拍摄范围，使成像系统的覆盖范围更广。
13.可选地，成像镜头包括第二成像传感器，第二成像传感器位于目标面的第一侧。第二成像传感器用于基于来自第二凹面反射镜的反射光线进行成像。
14.本技术中，由于第二凹面反射镜用于将来自目标面的第一侧的入射光线从目标面的第二侧反射进入成像镜头，基于透镜成像原理可知，光线从目标面的第二侧进入成像镜头后，最终成像在目标面的第一侧，因此可以在目标面的第二侧设置成像传感器，以对第一凹面反射镜的反射光线进行成像。
15.可选地，第二凹面反射镜与第一凹面反射镜关于主光轴对称。这样设计可以在一定程度上减小成像系统的像差。
16.可选地，第一凹面反射镜与第二凹面反射镜为一体结构，成像镜头在主光轴方向上的长度a与一体结构沿主光轴方向到成像镜头的距离b，满足：1.3≤a/b≤1.7。这样设计能够使成像系统的整体成像清晰度较高，并且能够使成像镜头达到较好的像差校正效果。
17.可选地，成像系统还包括壳体，成像镜头和第一凹面反射镜固定设置在壳体内，壳体上设置有视窗，视窗位于目标面的第一侧，第一凹面反射镜用于将经过视窗的入射光线反射至成像镜头。
18.可选地，位于目标面的第二侧的壳体上还可以设置有另一视窗，第二凹面反射镜用于将经过该视窗的入射光线反射至成像镜头。
19.可选地，第一凹面反射镜为凹球面反射镜、凹非球面反射镜或凹自由曲面反射镜。
第一凹面反射镜采用非球面面型或自由曲面面型，使其拥有更高的曲率自由度，从而减少因缩小物像而产生的畸变，进而提升成像系统的成像画质。
20.可选地，第一凹面反射镜的材质为玻璃或塑胶。
21.可选地，第二凹面反射镜为凹球面反射镜、凹非球面反射镜或凹自由曲面反射镜。第二凹面反射镜采用非球面面型或自由曲面面型，使其拥有更高的曲率自由度，从而减少因缩小物像而产生的畸变，进而提升成像系统的成像画质。
22.可选地，第二凹面反射镜的材质为玻璃或塑胶。
23.第二方面，提供了一种视频监控设备，包括如第一方面任一所述的成像系统。
附图说明
24.图1是本技术实施例提供的一种成像系统的结构示意图；
25.图2是本技术实施例提供的一种凹面反射镜的正视图；
26.图3是本技术实施例提供的一种成像系统的部署示意图；
27.图4是本技术实施例提供的一种视频图像的示意图；
28.图5是本技术实施例提供的另一种成像系统的结构示意图；
29.图6是本技术实施例提供的又一种成像系统的结构示意图；
30.图7是本技术另一实施例提供的一种成像系统的结构示意图；
31.图8是本技术实施例提供的另一种视频图像的示意图；
32.图9是本技术另一实施例提供的另一种成像系统的结构示意图；
33.图10是本技术另一实施例提供的又一种成像系统的结构示意图。
具体实施方式
34.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。
35.本技术实施例涉及的成像镜头基于透镜成像原理实现。
36.成像镜头的镜头焦距，也就是镜头毫米数，是指平行光入射时，从透镜光心到光聚焦之焦点的距离。镜头焦距的长短决定了成像镜头对拍摄的物体的成像大小。镜头焦距越长，则物体在成像镜头的成像画面中的成像越大，物体成像所包含的像素也越多。反之，镜头焦距越短，则物体在成像镜头的成像画面中的成像越小，物体成像所包含的像素也越少。
37.成像镜头的视场角，是指成像镜头所能拍摄到的最大角度范围。视场角的大小决定了成像镜头的视野范围。视场角越大，则成像镜头的视野范围越大。反之，视场角越小，则成像镜头的视野范围越小。
38.由于成像镜头中的成像传感器的像元尺寸和像素分辨率都是固定的，即成像镜头的成像画面的大小是固定的，因此，成像镜头的镜头焦距越长，同一物体在成像镜头的成像画面中的成像所包含的像素越多，成像镜头的最大拍摄距离越远，成像镜头的视场角越小。反之，成像镜头的镜头焦距越短，同一物体在成像镜头的成像画面中的成像所包含的像素越少，成像镜头的最大拍摄距离越近，成像镜头的视场角越大。其中，成像镜头的最大拍摄距离可理解为成像镜头所能拍摄清楚的最远物体到成像镜头的距离。物体在成像画面中的成像所包含的像素越多，则物体成像越清晰。
39.目前在安装视频监控设备时，需要根据实际应用场景选择合适的成像镜头。比如对于安装在大厅、广场等开阔区域的视频监控设备，可以选用短焦距镜头，例如4毫米(mm)镜头，以保证较大的监控角度(即视场角)，使监控覆盖范围较广。又比如对于安装在走廊、过道、道路等狭长区域(即纵深监控场景)的视频监控设备，可以选用长焦距镜头，例如8mm、16mm镜头等，以保证较远的监控距离，使远处的监控物体的成像清晰(即成像包含更多的像素)。例如，表1示出了常见的镜头大小与监控角度、监控距离的数值关系。
40.表1
41.镜头大小2.8mm4mm6mm8mm12mm16mm监控角度75
°
70
°
50
°
38.5
°
26.2
°
19.8
°
监控距离3米左右6米左右10米左右20米左右35米左右50米左右
42.大多数视频监控设备通常采用单一镜头。基于镜头成像的原理可知，如果物体距离镜头越远，那么该物体在镜头的成像画面中的成像越小。例如道路监控场景下，在视频监控设备采集的视频图像中，近处车辆的车牌成像更大，即近处车辆的车牌成像所包含的像素更多，而远处车辆的车牌成像更小，即远处车辆的车牌成像所包含的像素更少，因此基于该视频监控设备采集的视频图像可能无法准确识别远处车辆的车牌号，导致视频监控设备的监控距离受限。目前针对例如道路监控场景等纵深监控场景，如果想要提升视频监控设备的监控距离，只能牺牲监控角度，例如选用焦距较长的成像镜头。但是这样又会导致视频监控设备的监控角度范围过小，存在更多的监控死角。
43.相关技术中，通过将多个镜头集成在一台视频监控设备中，多个镜头分别选用不同的焦距，短焦距的镜头用于采集监控区域内距离较近的物体的成像，长焦距的镜头用于采集监控区域内距离较远的物体的成像，这样能够使视频监控设备同时具备较大的监控角度范围和监控距离。但是，采用多个镜头采集同一监控区域的视频图像会产生多路视频流，一方面，多路视频流的传输和存储成本较高，另一方面，相关人员在查看该监控区域的视频流时，需要来回切换不同镜头所采集的视频流，操作繁琐，又一方面，一台视频监控设备中集成多个镜头的硬件成本较高。
44.本技术实施例提供了一种成像系统，通过成像镜头和凹面反射镜的配合，由凹面反射镜将来自拍摄区域的光线反射至成像镜头，再由成像镜头对反射光线进行成像。其中，凹面反射镜的反射面朝向成像镜头，该反射面上远离成像镜头的区域的曲率小于该反射面上靠近成像镜头的区域的曲率。凹面反射镜位于经过成像镜头的主光轴的平面的一侧，成像系统的拍摄区域位于该平面的另一侧。曲率是曲率半径的倒数。本技术实施例中的凹面反射镜的反射面为凹面。曲率用于反映凹面的弯曲程度。曲率越大，则凹面的弯曲程度越大。
45.由于凹面反射镜对光线有汇聚作用，且反射位置的曲率越小，则汇聚作用越明显，因此，经由曲率较大的区域反射后的成像相较于物像的缩小程度相对较小，经由曲率较小的区域反射后的成像相对于物像的缩小程度相对较大。也即是，对于同一物体，经由曲率较大的区域反射后的成像大于经由曲率较小的区域反射后的成像。而基于本技术实施例提供的成像系统的结构，位于拍摄区域内距离成像系统较近的物体的影像光线会入射至凹面反射镜远离成像镜头的区域(曲率较小的区域)，位于拍摄区域内距离成像系统较远的物体的影像光线会入射至凹面反射镜靠近成像镜头的区域(曲率较大的区域)。使得拍摄区域内较
远的物体的成像相较于较近的物体的成像的缩小程度较小，进而可以使最终得到的视频图像中较远物体的成像大小与较近物体的成像大小基本一致，也即是，视频图像中较远物体的成像所包含的像素数量与较近物体的成像所包含的像素数量大致相同。这样也就能够在一帧视频图像中实现较远物体的成像清晰度与较近物体的成像清晰度趋于一致。因此本技术实施例提供的成像系统在采用单一成像镜头的前提下，无需牺牲近距离的拍摄角度范围，例如可以选用焦距较短的成像镜头以保证近距离具有较大的拍摄角度范围，再由凹面反射镜调节远处物体和近处物体的成像比例，以使远距离的拍摄角度范围与近距离的拍摄角度范围基本相同，从而提高远处物体的成像清晰度，进而提升成像系统的拍摄距离。另外，本技术实施例提供的成像系统只需采用一个成像镜头，硬件成本较低。该成像镜头针对拍摄区域采集得到一路视频流，一路视频流相较于多路视频流的传输和存储成本更低，且相关人员通过该路视频流就能观看整个拍摄区域的影像，无需切换视频流，提高了操作便捷性。
46.以下对本技术实施例提供的成像系统的结构进行示例性说明。
47.例如，图1是本技术实施例提供的一种成像系统的结构示意图。如图1所示，成像系统00包括：成像镜头10和第一凹面反射镜21。第一凹面反射镜21位于成像镜头10的视野范围内，且第一凹面反射镜21的反射面朝向成像镜头10。本技术实施例将第一凹面反射镜21的反射面称为第一反射面。第一反射面上的第一区域m的曲率小于第一反射面上的第二区域n的曲率。第一区域m到成像镜头10的距离大于第二区域n到成像镜头10的距离。
48.可选地，第一反射面划分为沿距离成像镜头10由远至近的方向依次排布的多个区域，该多个区域的曲率沿排布方向(即距离成像镜头10由远至近的方向)依次增大。上述第一区域m和第二区域n为该多个区域中满足距离条件的任意两个区域。
49.例如，图2是本技术实施例提供的一种第一凹面反射镜的正视图。如图2所示，第一凹面反射镜的反射面具有区域1-4。区域1的曲率小于区域2的曲率，区域2的曲率小于区域3的曲率，区域3的曲率小于区域4的曲率。在组装成像系统时，使第一凹面反射镜的反射面朝向成像镜头，并使区域1-4按照距离成像镜头由远至近的方向排布，然后将第一凹面反射镜相对成像镜头固定设置。
50.本技术实施例对第一凹面反射镜的反射面上划分的区域数量不做限定。第一凹面反射镜的反射面上划分的区域数量越多，则可以使反射面的曲率变化越平缓。例如实际设计时，可以使第一凹面反射镜的反射面的曲率沿距离成像镜头由远至近的方向逐渐增大，这样相当于第一凹面反射镜的反射面上划分的区域数量趋向于无限多。通过对第一凹面反射镜的反射面的曲率设计，使得第一凹面反射镜能够调节远处物体和近处物体的成像比例，以使成像系统在远距离的拍摄角度范围与近距离的拍摄角度范围基本相同，有助于实现同一物体在成像系统的拍摄区域内的不同位置时，在成像镜头的成像画面中的成像大小趋于一致，进而提高拍摄区域内远处物体的成像清晰度，提升成像系统的拍摄距离。
51.请继续参见图1，第一凹面反射镜21位于目标面的第一侧。第一凹面反射镜21用于将来自目标面的第二侧的入射光线反射至成像镜头10。目标面为经过成像镜头10的主光轴l的平面。目标面的第一侧和目标面的第二侧指的是目标面的相对两侧。图1中未直接示出目标面。目标面可视为经过成像镜头10的主光轴l且相对于纸面垂直的平面，也即是，目标面在纸面上的正投影与图1示出的成像镜头10的主光轴l重合。成像镜头10用于基于来自第
一凹面反射镜21的反射光线进行成像。
52.请继续参见图1，本技术实施例提供的成像系统具有拍摄区域1。拍摄区域1位于目标面的第二侧。第一凹面反射镜21用于将拍摄区域1的影像光线反射至成像镜头10。成像镜头10用于基于来自第一凹面反射镜21的反射光线，对拍摄区域1进行成像。
53.例如，图3是本技术实施例提供的一种成像系统的部署示意图。假设该成像系统应用于道路监控场景。如图3所示，成像系统00安装在架杆01上。成像系统00向下俯仰一定角度对监控区域进行拍摄。参见图3，成像系统00的监控区域内存在车辆a和车辆b，车辆a到成像系统00的距离大于车辆b到成像系统00的距离。
54.又例如，图4是如图3所示的成像系统00针对监控区域采集的视频图像的示意图。如图4所示，该视频图像包括车辆a的成像和车辆b的成像。基于图4可知，成像系统00在不同纵深的拍摄角度范围基本一致，因此车辆a的成像相对于物像的缩小比例与车辆b的成像相对于物像的缩小比例基本相同，也即是，远处的车辆a的成像清晰度与近处的车辆b的成像清晰度基本相同。这里的纵深指的是拍摄对象到成像系统00的距离。
55.可选地，请继续参见图1，成像镜头10包括前群组11、孔径光阑12、后群组13和成像传感器14。孔径光阑12位于前群组11和后群组13之间。光线进入成像镜头10之后，依次传输经过前群组11、孔径光阑12和后群组13，最终由成像传感器14进行成像。其中，前群组11包括但不限于球面透镜、非球面透镜或胶合镜片。后群组13包括但不限于球面透镜、非球面透镜或胶合镜片。可选地，球面透镜的材质为玻璃或塑胶。非球面透镜的材质为玻璃或塑胶。前群组11和后群组13中的镜片按照设计要求进行排布，使得前群组11和后群组13能够通过内部镜片的组合实现像差校正。孔径光阑12用于遮挡进入成像镜头10的无效光线，并通过来自拍摄区域的有效光线，以提高成像传感器14的成像对比度。
56.可选地，第一凹面反射镜为凹球面反射镜、凹非球面反射镜或凹自由曲面反射镜。第一凹面反射镜采用非球面面型或自由曲面面型，使其拥有更高的曲率自由度，从而减少因缩小物像而产生的畸变，进而提升成像系统的成像画质。可选地，第一凹面反射镜的材质为玻璃或塑胶。
57.在如图1所示的成像系统00中，成像系统00的焦距f与第一凹面反射镜21的焦距f1、成像镜头10的焦距f2满足：1/f＝1/f1+1/f2。其中，第一凹面反射镜21的焦距f1与成像镜头10的焦距f2正负异号，成像系统00的焦距f与成像镜头10的焦距f2正负同号。
58.可选地，请继续参见图1，第一凹面反射镜21用于将来自目标面的第二侧的入射光线从目标面的第一侧反射进入成像镜头10。基于透镜成像原理可知，光线从目标面的第一侧进入成像镜头10后，依次传输经过前群组11、孔径光阑12以及后群组13，最终成像在目标面的第二侧。也即是，在如图1所示的成像系统中，拍摄区域1最终成像在成像传感器14位于目标面的第二侧部分。
59.由于拍摄区域1只会成像在目标面的第二侧，因此可以只在目标面的第二侧设置成像传感器。例如，图5是本技术实施例提供的另一种成像系统的结构示意图。如图5所示，成像镜头10包括位于目标面的第二侧的第一成像传感器141。第一凹面反射镜21用于将来自目标面的第二侧的入射光线从目标面的第一侧反射进入成像镜头10。第一成像传感器141用于基于来自第一凹面反射镜10的反射光线进行成像。图5示出的成像系统00中的其余结构可参考图1示出的成像系统00中的对应结构，本技术实施例在此不再赘述。
60.可选地，本技术实施例提供的成像系统可以是一体结构。例如，图6是本技术实施例提供的又一种成像系统的结构示意图。如图6所示，在图1示出的成像系统00的基础上，成像系统00还包括壳体30。成像镜头10和第一凹面反射镜21固定设置在壳体30内。壳体30上设置有视窗41。视窗41位于目标面的第一侧。第一凹面反射镜21用于将经过视窗41的入射光线反射至成像镜头10。视窗41的位置可根据成像系统00的拍摄区域1到成像系统00的第一凹面反射镜21的光路确定，使得来自拍摄区域1的光线可入射至第一凹面反射镜21。例如可结合成像系统00的实际安装高度、实际安装角度以及拍摄区域1与成像系统00的相对位置等确定视窗41的位置。
61.可选地，第一凹面反射镜21通过结构件或者胶粘的方式固定设置在壳体30内。成像镜头10通过结构件或者胶粘的方式固定设置在壳体30内。
62.本技术实施例提供的成像系统采用单一成像镜头，无需牺牲近距离的拍摄角度范围，例如可以选用焦距较短的成像镜头以保证近距离具有较大的拍摄角度范围，再由第一凹面反射镜调节拍摄区域1内远处物体和近处物体的成像比例，以使远距离的拍摄角度范围与近距离的拍摄角度范围基本相同，从而提高远处物体的成像清晰度，进而提升成像系统的拍摄距离。另外，由于本技术实施例提供的成像系统只需采用一个成像镜头，因此硬件成本较低。该成像镜头针对拍摄区域采集得到一路视频流，一路视频流相较于多路视频流的传输和存储成本更低，且相关人员通过该路视频流就能观看整个拍摄区域的影像，无需切换视频流，提高了操作便捷性。
63.在如图1、图5和图6示出的成像系统中，当第一凹面反射镜21用于将来自目标面的第二侧的入射光线从目标面的第一侧反射进入成像镜头10时，拍摄区域1只会成像在位于目标面的第二侧的成像传感器上。这种情况下，还可以在目标面的第二侧部署另一凹面反射镜，该凹面反射镜用于将来自目标面的第一侧的入射光线从目标面的第二侧反射进入成像镜头10，以使位于目标面的第二侧的拍摄区域2成像在位于目标面的第二侧的成像传感器上。
64.例如，图7是本技术另一实施例提供的一种成像系统的结构示意图。如图7所示，在图1示出的成像系统00的基础上，成像系统00还包括：第二凹面反射镜22。第二凹面反射镜22位于成像镜头10的视野范围内，且第二凹面反射镜22的反射面朝向成像镜头10。本技术实施例将第二凹面反射镜22的反射面称为第二反射面。第二反射面上的第三区域p的曲率小于第二反射面上的第四区域q的曲率。第三区域p到成像镜头10的距离大于第四区域q到成像镜头的距离。
65.可选地，第二反射面划分为沿距离成像镜头10由远至近的方向依次排布的多个区域，该多个区域的曲率沿排布方向(即距离成像镜头10由远至近的方向)依次增大。上述第三区域p和第四区域q为该多个区域中满足距离条件的任意两个区域。第二凹面反射镜的结构可参考图2示出的第一凹面反射镜的结构，本技术实施例在此不再赘述。
66.请继续参见图7，第二凹面反射镜22位于目标面的第二侧。第二凹面反射镜22用于将来自目标面的第一侧的入射光线从目标面的第二侧反射进入成像镜头10。成像镜头10还用于基于来自第二凹面反射镜22的反射光线进行成像。图7示出的成像系统00中的其余结构可参考图1示出的成像系统00中的对应结构，本技术实施例在此不再赘述。
67.请继续参见图7，本技术实施例提供的成像系统具有拍摄区域1和拍摄区域2。拍摄
区域1位于目标面的第二侧。拍摄区域2位于目标面的第一侧。第一凹面反射镜21用于将拍摄区域1的影像光线反射至成像镜头10。第二凹面反射镜22用于将拍摄区域2的影像光线反射至成像镜头10。成像镜头10用于分别基于来自第一凹面反射镜21的反射光线对拍摄区域1进行成像，以及基于来自第二凹面反射镜22的反射光线对拍摄区域2进行成像。
68.可选地，如图7所示的成像系统00中的成像传感器14可以对拍摄区域1和拍摄区域2同时成像。拍摄区域1的影像光线传输至第一凹面反射镜21，第一凹面反射镜21将该影像光线从目标面的第一侧反射进入成像镜头10，该影像光线从目标面的第一侧进入成像镜头10后，依次传输经过前群组11、孔径光阑12以及后群组13，最终成像在目标面的第二侧，也即是，拍摄区域1最终成像在成像传感器14位于目标面的第二侧部分。同理，拍摄区域2的影像光线传输至第二凹面反射镜22，第二凹面反射镜22将该影像光线从目标面的第二侧反射进入成像镜头10，该影像光线从目标面的第二侧进入成像镜头10后，依次传输经过前群组11、孔径光阑12以及后群组13，最终成像在目标面的第一侧，也即是，拍摄区域2最终成像在成像传感器14位于目标面的第一侧部分。
69.例如，图8是如图7所示的成像系统00所采集的视频图像的示意图。该视频图像由成像传感器生成。如图8所示，该视频图像包括两个独立的成像区域，其中一个成像区域显示有拍摄区域1对应的视频图像，另一个成像区域显示有拍摄区域2对应的视频图像。
70.在如图7所示的成像系统00中，由一个成像传感器14同时对拍摄区域1和拍摄区域2进行成像，因此如图7所示的成像系统00针对拍摄区域1和拍摄区域2采集的视频图像的帧率和周期均相同。
71.可选地，本技术实施例也可以在成像镜头10中设置两个独立的成像传感器，一个成像传感器用于对拍摄区域1进行成像，另一个成像传感器用于对拍摄区域2进行成像。例如，图9是本技术另一实施例提供的另一种成像系统的结构示意图。如图9所示，在图5示出的成像系统00的基础上，成像系统00还包括：第二凹面反射镜22和第二成像传感器142。也即是，在如图9所示的成像系统00中，成像镜头10包括第一成像传感器141和第二成像传感器142。其中，第一成像传感器141位于目标面的第二侧，第一成像传感器141用于基于来自第一凹面反射镜10的反射光线进行成像，也即是对拍摄区域1进行成像。第二成像传感器位于目标面的第一侧，第二成像传感器用于基于来自第二凹面反射镜的反射光线进行成像，也即是对拍摄区域2进行成像。图9示出的成像系统00中的其余结构可参考图5示出的成像系统00中的对应结构，本技术实施例在此不再赘述。
72.在如图9所示的成像系统00中，由第一成像传感器141对拍摄区域1进行成像，由第二成像传感器142对拍摄区域2进行成像。由于第一成像传感器141和第二成像传感器142是独立成像的，因此如图9所示的成像系统00针对拍摄区域1和拍摄区域2采集的视频图像的帧率和周期可以相同，或者也可以不同。如图9所示的成像系统00，相较于如图7所示的成像系统00，对拍摄区域1和拍摄区域2进行视频图像采集的灵活性更高。
73.可选地，本技术实施例提供的成像系统可以是一体结构。例如，图10是本技术另一实施例提供的又一种成像系统的结构示意图。如图10所示，在图6示出的成像系统00的基础上，成像系统00还包括：第二凹面反射镜22和视窗42。第二凹面反射镜22固定设置在壳体30内。壳体30上设置有视窗41和视窗42。视窗41位于目标面的第一侧。第一凹面反射镜21用于将经过视窗41的入射光线反射至成像镜头10。视窗41的位置可根据成像系统00的拍摄区域
1到成像系统00的第一凹面反射镜21的光路确定，使得来自拍摄区域1的光线可入射至第一凹面反射镜21。视窗41位于目标面的第二侧。第二凹面反射镜22用于将经过视窗42的入射光线反射至成像镜头10。视窗42的位置可根据成像系统00的拍摄区域2到成像系统00的第二凹面反射镜22的光路确定，使得来自拍摄区域2的光线可入射至第二凹面反射镜22。图10示出的成像系统00中的其余结构可参考图6示出的成像系统00中的对应结构，本技术实施例在此不再赘述。
74.可选地，第二凹面反射镜为凹球面反射镜、凹非球面反射镜或凹自由曲面反射镜。第二凹面反射镜采用非球面面型或自由曲面面型，使其拥有更高的曲率自由度，从而减少因缩小物像而产生的畸变，进而提升成像系统的成像画质。可选地，第二凹面反射镜的材质为玻璃或塑胶。
75.可选地，第二凹面反射镜22通过结构件或者胶粘的方式固定设置在壳体30内。
76.可选地，在如图7、图9或图10所示的成像系统00中，第二凹面反射镜22与第一凹面反射镜21关于成像镜头10的主光轴l对称。也即是，第一凹面反射镜22与第一凹面反射镜21的对称轴与成像镜头10的主光轴l位于同一直线上。这样设计可以在一定程度上减小成像系统00的像差。本技术实施例中的成像系统实质上是一种光学系统。实际工作中的光学系统所成的像(简称光学成像)与近轴光学(paraxial optics)(也称为高斯光学)所成的像(简称近轴成像)不同，有一定的偏离。光学成像相对近轴成像的偏离称为像差。
77.可选地，第一凹面反射镜21与第二凹面反射镜22为一体结构。成像镜头10在主光轴l方向上的长度a与该一体结构沿主光轴l方向到成像镜头10的距离b，满足：1.3≤a/b≤1.7。其中，成像镜头10在主光轴l方向上的长度a也即是，成像镜头10的入光面到成像镜头10中的成像传感器的距离。由于第二凹面反射镜22与第一凹面反射镜21关于成像镜头10的主光轴l对称，因此包括第一凹面反射镜21与第二凹面反射镜22的一体结构沿主光轴l方向到成像镜头10的距离b也即是，该一体结构的反射面上距离成像镜头10最远的点到成像镜头10的入光面的距离。在设计成像系统时，使成像镜头10在主光轴l方向上的长度a与凹面反射镜沿主光轴l方向到成像镜头10的距离b，满足：1.3≤a/b≤1.7，能够使成像系统的整体成像清晰度较高，并且能够使成像镜头达到较好的像差校正效果。
78.本技术实施例提供的成像系统采用单一成像镜头实现了同时对两个不同方位的拍摄区域进行视频图像采集，既提高了对单侧拍摄区域的拍摄距离，又能扩大拍摄范围，使成像系统的覆盖范围更广。
79.本技术实施例提供了一种视频监控设备，该视频监控设备包括：如图1、图5至图7以及图9至图10任一所示的成像系统00。
80.可选地，该视频监控设备可以应用于纵深监控场景，例如走廊、过道、道路等场景。该视频监控设备还可以应用于其它任何监控场景，本技术实施例对视频监控设备的应用场景不做限定。
81.本技术实施例提供的视频监控设备中的成像系统采用单一成像镜头，无需牺牲近距离的监控角度范围，例如可以选用焦距较短的成像镜头以保证近距离具有较大的监控角度范围，再由凹面反射镜调节监控区域内远处物体和近处物体的成像比例，以使远距离的监控角度范围与近距离的监控角度范围基本相同，从而提高远处物体的成像清晰度，进而提升成像系统的监控距离，使视频监控设备能够采集到监控区域内更远物体的清晰画面。
另外，由于本技术实施例提供的成像系统只需采用一个成像镜头，因此硬件成本较低。该成像镜头针对监控区域采集得到一路视频流，一路视频流相较于多路视频流的传输和存储成本更低，且相关人员通过该路视频流就能观看整个监控区域的影像，无需切换视频流，提高了操作便捷性。
82.进一步地，本技术实施例提供的视频监控设备中的成像系统还可以采用单一成像镜头实现同时对两个不同方位的监控区域进行视频图像采集，既提高了对单侧监控区域的拍摄距离，又能扩大监控范围，使视频监控设备的监控覆盖范围更广。
83.本技术中术语“第一”和“第二”等字样用于对作用和功能基本相同的相同项或相似项进行区分，应理解，“第一”和“第二”等字样所描述的元素之间不具有逻辑或时序上的依赖关系，也不对数量和执行顺序进行限定。还应理解，尽管以上描述使用术语第一和第二等来描述各种元素，但这些元素不应受术语的限制。这些术语只是用于将一元素与另一元素区别分开。例如，在不脱离各种所述示例的范围的情况下，目标面的第一侧可以被称为目标面的第二侧，并且类似地，目标面的第二侧可以被称为目标面的第一侧。第一侧和第二侧仅用于区分由目标面划分得到的两个不同空间。
84.本技术中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
85.以上所述仅为本技术的可选实施例，并不用以限制本技术，凡在本技术的构思和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种成像系统，其特征在于，包括：成像镜头和第一凹面反射镜，所述第一凹面反射镜位于所述成像镜头的视野范围内，且所述第一凹面反射镜的第一反射面朝向所述成像镜头，所述第一反射面上的第一区域的曲率小于所述第一反射面上的第二区域的曲率，所述第一区域到所述成像镜头的距离大于所述第二区域到所述成像镜头的距离；所述第一凹面反射镜位于目标面的第一侧，所述第一凹面反射镜用于将来自所述目标面的第二侧的入射光线反射至所述成像镜头，所述目标面为经过所述成像镜头的主光轴的平面；所述成像镜头用于基于来自所述第一凹面反射镜的反射光线进行成像。2.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述第一凹面反射镜用于将来自所述目标面的第二侧的入射光线从所述目标面的第一侧反射进入所述成像镜头。3.根据权利要求2所述的成像系统，其特征在于，所述成像镜头包括第一成像传感器，所述第一成像传感器位于所述目标面的第二侧，所述第一成像传感器用于基于来自所述第一凹面反射镜的反射光线进行成像。4.根据权利要求2或3所述的成像系统，其特征在于，所述成像系统还包括：第二凹面反射镜，所述第二凹面反射镜位于所述成像镜头的视野范围内，且所述第二凹面反射镜的第二反射面朝向所述成像镜头，所述第二反射面上的第三区域的曲率小于所述第二反射面上的第四区域的曲率，所述第三区域到所述成像镜头的距离大于所述第四区域到所述成像镜头的距离；所述第二凹面反射镜位于所述目标面的第二侧，所述第二凹面反射镜用于将来自所述目标面的第一侧的入射光线从所述目标面的第二侧反射进入所述成像镜头；所述成像镜头还用于基于来自所述第二凹面反射镜的反射光线进行成像。5.根据权利要求4所述的成像系统，其特征在于，所述成像镜头包括第二成像传感器，所述第二成像传感器位于所述目标面的第一侧，所述第二成像传感器用于基于来自所述第二凹面反射镜的反射光线进行成像。6.根据权利要求4或5所述的成像系统，其特征在于，所述第二凹面反射镜与所述第一凹面反射镜关于所述主光轴对称。7.根据权利要求6所述的成像系统，其特征在于，所述第一凹面反射镜与所述第二凹面反射镜为一体结构，所述成像镜头在所述主光轴方向上的长度a与所述一体结构沿所述主光轴方向到所述成像镜头的距离b，满足：1.3≤a/b≤1.7。8.根据权利要求1至7任一所述的成像系统，其特征在于，所述成像系统还包括壳体，所述成像镜头和所述第一凹面反射镜固定设置在所述壳体内，所述壳体上设置有视窗，所述视窗位于目标面的第一侧，所述第一凹面反射镜用于将经过所述视窗的入射光线反射至所述成像镜头。9.根据权利要求1至8任一所述的成像系统，其特征在于，所述第一凹面反射镜为凹球面反射镜、凹非球面反射镜或凹自由曲面反射镜。10.一种视频监控设备，其特征在于，包括：如权利要求1至9任一所述的成像系统。

技术总结
本申请公开了一种成像系统及视频监控设备，属于视频监控技术领域。成像系统包括：成像镜头和第一凹面反射镜。第一凹面反射镜位于成像镜头的视野范围内，且第一凹面反射镜的第一反射面朝向成像镜头。第一反射面上的第一区域的曲率小于第一反射面上的第二区域的曲率。第一区域到成像镜头的距离大于第二区域到成像镜头的距离。第一凹面反射镜位于目标面的第一侧。第一凹面反射镜用于将来自目标面的第二侧的入射光线反射至成像镜头。目标面为经过成像镜头的主光轴的平面。成像镜头用于基于来自第一凹面反射镜的反射光线进行成像。该成像系统在采用单一成像镜头的前提下，无需牺牲近距离的拍摄角度范围，能够提升成像系统的拍摄距离。离。离。


技术研发人员：杨昆 赵友水 徐秀宾 石昌寿
受保护的技术使用者：华为技术有限公司
技术研发日：2022.03.15
技术公布日：2023/9/22