CN104199174A - 日夜共焦大靶面高清镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种日夜共焦大靶面高清镜头，所述镜头的光学系统中沿光线从左向右入射方向依次设有光焦度为正的前固定组A、光焦度为负的变倍组B、光焦度为正的后固定组C和光焦度为正的补偿组D；前固定组A包括正月牙型透镜A-1、正月牙型透镜A-2以及负月牙型透镜A-3和双凸透镜A-4密接的第一胶合组；变倍组B包括双凹型透镜B-1以及双凹型透镜B-2和双凸型透镜B-3密接的第二胶合组；后固定组C包括双凸型透镜C-1、双凸型透镜C-2和负月牙型透镜C-3密接的第三胶合组以及正月牙型透镜C-4；补偿组D包括双凸型透镜D-1、负月牙型透镜D-2和双凸型透镜D-3密接的第四胶合组以及负月牙型透镜D-4。该镜头光学指标高，分辨率高，能适应高清晰度视频摄像的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种日夜共焦大靶面高清镜头，属于视频技术的光学摄像装置领域。
背景技术
随着交通路网日益密集、交通日益繁忙，为了维护交通安全、防止交通堵塞、实现繁忙路况下的秩序井然；为发展智能交通系统提供一款日夜共焦高分辨率的镜头具有现实意义。现在市面上的变焦镜头大部分结构简单、性能指标低，在图像的清晰度上只能与200-300万像素的标清CCD或CMOS摄像机适配，拍摄效果一般，图片价值不大，只能适应监控领域“看”之需要。这样的分辨率已经远远满足不了现在高清摄像机的要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种光学指标高，大相对孔径、分辨率高，能满足高清晰度视频摄像的要求的日夜共焦大靶面高清镜头。
本发明采用以下方案实现：一种日夜共焦大靶面高清镜头，所述镜头的光学系统中沿光线从左向右入射方向依次设有光焦度为正的前固定组A、光焦度为负的变倍组B、光焦度为正的后固定组C和光焦度为正的补偿组D；变倍组B与后固定组C之间设置有可变光阑E；所述前固定组A包括从左向右依次设置的正月牙型透镜A-1、正月牙型透镜A-2以及负月牙型透镜A-3和双凸透镜A-4密接的第一胶合组；所述变倍组B包括从左向右依次设置的双凹型透镜B-1以及双凹型透镜B-2和双凸型透镜B-3密接的第二胶合组；所述后固定组C包括从左向右依次设置的双凸型透镜C-1、双凸型透镜C-2和负月牙型透镜C-3密接的第三胶合组以及正月牙型透镜C-4；所述补偿组D包括从左向右依次设置的双凸型透镜D-1、负月牙型透镜D-2和双凸型透镜D-3密接的第四胶合组以及负月牙型透镜D-4。
进一步的，所述前固定组A和变倍组B之间的空气间隔为1.07mm～20.71mm；所述变倍组B和后固定组C之间的空气间隔为3.37mm～23.02mm；所述后固定组C和补偿组D之间的空气间隔为4.56mm～6.86mm；所述可变光阑E与后固定组C之间的空气间隔为2.8mm。
进一步的，所述前固定组A中正月牙型透镜A-1和正月牙型透镜A-2之间的空气间隔为0.1mm，正月牙型透镜A-2与第一胶合组之间的空气间隔为1.35mm。
进一步的，所述变倍组B中双凹型透镜B-1与第二胶合组之间的空气间隔为2.01mm。
进一步的，所述后固定组C中双凸型透镜C-1与第三胶合组之间的空气间隔为0.86mm，第三胶合组与正月牙型透镜C-4之间的空气间隔为0.1mm。
进一步的，所述补偿组D中双凸型透镜D-1与第四胶合组之间的空气间隔为0.1mm，第四胶合组与负月牙型透镜D-4之间的空气间隔为1.18mm。
进一步的，所述镜头的机械结构包括外罩壳，所述外罩壳内设有后主镜筒，外罩壳前端设置有前主镜筒，所述后主镜筒内前部套设有安装有后固定组C的后固定组镜座，后主镜筒内后部套设有过渡件，所述过渡件内套设有安装有补偿组D的补偿组镜座；所述前主镜筒前端设有安装有前固定组A的前固定组镜筒，前主镜筒内部套设有安装有变倍组B的变倍组镜座；前主镜筒与后主镜筒之间设置有自动光驱。
进一步的，所述前主镜筒外周套设有与其旋转配合的前凸轮，所述变倍组镜座侧部旋接有第一导钉，第一导钉穿过前主镜筒上的螺旋槽后伸入设于前凸轮内周部的卡槽以通过转动前凸轮带动变倍组镜座前后移动。
进一步的，所述外罩壳内设有套设在后主镜筒外周部并与其旋转配合的后凸轮，所述过渡件侧部旋接有第二导钉，第二导钉穿过后主镜筒上的螺旋槽后伸入设于后凸轮内周部的卡槽以通过转动后凸轮带动过渡件前后移动。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本反远距型的光学结构中合理分配了前各组镜片的光焦度，在固定组C中，在三片式柯克型结构的原型上，把第二片镜片改为双胶合透镜组，补偿组D进行补偿使镜头达到大相对孔径、高倍比、结构长度短的性能指标。
（2）通过选择高折射率、低色散的光学材料并经过精心的优化设计，使此款镜头的中心视场和边缘视场都具有高分辨率，并且将光学畸变控制在最小范围内，使得摄像系统的失真度小。
（3）在光学设计时对可见光和近红外谱线的宽光谱范围进行象差校正和平衡，使镜头在宽光谱范围都有优良的像质，实现了宽光谱共焦。镜头不仅能在白昼的光照环境下清晰成像，在夜间极低照度或零照度的环境下通过红外补光也能清晰成像，实现了24小时连续监控，且在日夜切换时不偏焦，无需现场调焦。
（4）结构紧凑、比例协调，保证了产品的性能稳定性及美观，通过严格控制各配合间的尺寸要求，可实现调焦和变焦精密可靠、手感良好。
附图说明
图1为本发明实施例的光学系统示意图；
图2为本发明实施例的机械结构示意图；
图中标号说明：1-第一压圈、2-前主镜筒、3-变倍组镜座、4-第二压圈、5-双凸型透镜B-3、6-双凹型透镜B-2、7-双凹型透镜B-1、8-双凸透镜A-4、9-负月牙型透镜A-3、10-正月牙型透镜A-2、11-正月牙型透镜A-1、12-第一隔圈、13-第二隔圈、14-前固定组镜筒、15-第一沉头钉、16-第一导钉、17-前凸轮、18-前拨钉、19-自动光驱、20-后主镜筒、21-第二沉头钉、22-后凸轮、23-后拨钉、24-第二导钉、25-第三沉头钉、26-后罩盖、27-转向弹片、28-过渡件、29-第三压圈、30-双凸型透镜D-1、31-补偿组镜座、32-负月牙型透镜D-2、33-双凸型透镜D-3、34-负月牙型透镜D-4、35-正月牙型透镜C-4、36-负月牙型透镜C-3、37-双凸型透镜C-2、38-第三隔圈、39-第四压圈、40-第四隔圈、41-后固定组镜座、42-第五隔圈、43-双凸型透镜C-1、44-外罩壳。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。
如图1~2所示，一种日夜共焦大靶面高清镜头，所述镜头的光学系统中沿光线从左向右入射方向依次设有光焦度为正的前固定组A、光焦度为负的变倍组B、光焦度为正的后固定组C和光焦度为正的补偿组D；变倍组B与后固定组C之间设置有可变光阑E；所述前固定组A包括从左向右依次设置的正月牙型透镜A-1（11）、正月牙型透镜A-2（10）以及负月牙型透镜A-3（9）和双凸透镜A-4（8）密接的第一胶合组；所述变倍组B包括从左向右依次设置的双凹型透镜B-1（7）以及双凹型透镜B-2（6）和双凸型透镜B-3（5）密接的第二胶合组；所述后固定组C包括从左向右依次设置的双凸型透镜C-1（43）、双凸型透镜C-2（37）和负月牙型透镜C-3（36）密接的第三胶合组以及正月牙型透镜C-4（35）；所述补偿组D包括从左向右依次设置的双凸型透镜D-1（30）、负月牙型透镜D-2（32）和双凸型透镜D-3（33）密接的第四胶合组以及负月牙型透镜D-4（34），补偿组D进行补偿使镜头达到大相对孔径、高倍比、结构长度短的性能指标，此种镜片组合，利于提高镜头相对孔径，利于镜头的象差校正，尤其是宽光谱色差的校正。
在本实施例中，所述前固定组A和变倍组B之间的空气间隔为1.07mm～20.71mm；所述变倍组B和后固定组C之间的空气间隔为3.37mm～23.02mm；所述后固定组C和补偿组D之间的空气间隔为4.56mm～6.86mm；所述可变光阑E与后固定组C之间的空气间隔为2.8mm。
在本实施例中，所述前固定组A中正月牙型透镜A-1（11）和正月牙型透镜A-2（10）之间的空气间隔为0.1mm，正月牙型透镜A-2（10）与第一胶合组之间的空气间隔为1.35mm。
在本实施例中，所述变倍组B中双凹型透镜B-1（7）与第二胶合组之间的空气间隔为2.01mm。
在本实施例中，所述后固定组C中双凸型透镜C-1（43）与第三胶合组之间的空气间隔为0.86mm，第三胶合组与正月牙型透镜C-4（35）之间的空气间隔为0.1mm。
在本实施例中，所述补偿组D中双凸型透镜D-1（30）与第四胶合组之间的空气间隔为0.1mm，第四胶合组与负月牙型透镜D-4（34）之间的空气间隔为1.18mm。
在本实施例中，由上述镜片组构成的光学系统达到了如下的光学指标：
（1）焦距：f′=12-50mm；
（2）相对孔径D/F=1/1.5；
（3）视场角2ω：42°～11°（有效成像面 n′≥φ9mm）；
（4）适用光谱范围：480nm～850nm；
（5）分辨率：与600万像素的高清晰度摄像机适配；
（6）光路总长∑L≤86.5mm。
该日夜共焦大靶面高清镜头合理选配光学玻璃材料，尽量选用高折射率、低色散的光学玻璃材料。通过计算机辅助光学设计和优化，完善地校正了光学镜头的各种象差，使镜头的分辨率高，能适应600万像素高清晰度视频摄像的要求。该镜头光学指标高，光学靶面大，分辨率等于六百万像素的高清日夜共焦镜头，可以与16：9制式1／1.8″高清晰度的摄像机配套使用。使摄像系统能够实现对景物在高光动态变化范围环境的高清晰度摄像的要求。
通过选择高折射率、低色散的光学材料并经过精心的优化设计，使此款镜头的中心视场和边缘视场都具有高分辨率，并且将光学畸变控制在最小范围内，使得摄像系统的失真度小。在光学设计时对可见光和近红外谱线的宽光谱范围进行象差校正和平衡，使镜头在宽光谱范围都有优良的像质，实现了宽光谱共焦。镜头不仅能在白昼的光照环境下清晰成像，在夜间极低照度或零照度的环境下通过红外补光也能清晰成像，实现了24小时连续监控，且在日夜切换时不偏焦，无需现场调焦。
在本实施例中，所述镜头的机械结构包括外罩壳44，所述外罩壳44内设有后主镜筒20，外罩壳44前端设置有前主镜筒2，所述后主镜筒20内前部套设有安装有后固定组C的后固定组镜座41，后主镜筒20内后部套设有过渡件28，所述过渡件28内套设有安装有补偿组D的补偿组镜座31，补偿组镜座31与过渡件28之间通过螺纹连接配合；所述前主镜筒2前端设有安装有前固定组A的前固定组镜筒14，前主镜筒2内部套设有安装有变倍组B的变倍组镜座3；前主镜筒2与后主镜筒20之间设置有自动光驱19以实现通过电源控制可变光阑来控制通光量。
在本实施例中，所述前主镜筒2外周套设有与其旋转配合的前凸轮17，所述变倍组镜座3侧部旋接有第一导钉16，第一导钉16穿过前主镜筒上的螺旋槽后伸入设于前凸轮17内周部的卡槽以通过转动前凸轮17带动变倍组镜座3前后移动，达到变倍的目的。
在本实施例中，所述外罩壳44内设有套设在后主镜筒20外周部并与其旋转配合的后凸轮22，所述过渡件28侧部旋接有第二导钉24，第二导钉24穿过后主镜筒20上的螺旋槽后伸入设于后凸轮22内周部的卡槽以通过转动后凸轮22带动过渡件28前后移动，达到调焦的目的。
在本实施例中，所述前固定组镜筒通过第一沉头钉固定于前主镜筒前端，前固定组镜筒内位于正月牙型透镜A-1（11）前侧设有第一压圈1、位于正月牙型透镜A-1（11）和正月牙型透镜A-2（10）之间的第一隔圈12以及位于正月牙型透镜A-2（10）与双凸透镜A-4（8）之间的第二隔圈；前固定组镜筒后端设有顶住双凸透镜A-4（8）后侧的环形凸缘；所述第一压圈为台阶状结构，既节省材料、减轻重量，也能更好的吸收边缘杂散光。
在本实施例中，所述变倍组镜座前端设有压紧双凹型透镜B-1（7）前侧外缘的第二压圈4，双凹型透镜B-1（7）与第二胶合组之间通过镜片接触面来保证期空气间隔，变倍组镜座后端的环形凸缘顶住双凹型透镜B-2前侧外缘部。
在本实施例中，所述后固定组镜座后端设有压紧正月牙型透镜C-4（35）后侧外缘的第四压圈39，正月牙型透镜C-4（35）与负月牙型透镜C-3（36）之间设有第四隔圈40，双凸型透镜C-1（43）与双凸型透镜C-2（37）之间设有第五隔圈，后固定组镜座前端设有顶住双凸型透镜C-1（43）的环形凸缘。
在本实施例中，所述补偿组镜座前端设有压紧双凸型透镜D-1（30）的第三压圈29，双凸型透镜D-1（30）与负月牙型透镜D-2（32）之间设有第三隔圈38，负月牙型透镜D-4（34）由补偿组镜座后端的环形凸肩顶住。
在本实施例中，所述外罩壳后端设有后罩盖；所述前凸轮上旋接有前拨钉18，后凸轮上旋接有后拨钉23，以在确认好焦距后锁紧前凸轮和后凸轮，防止摄象机移动或者震动过程中触碰到前凸轮或后凸轮而造成焦距变化。
在本实施例中，为了在转动或震动过程中不发生跑焦情况，所有导钉采用铜质导钉，并且在导钉顶部套上了尼龙套来增加摩擦力。在机械尺寸上做了严格的控制，凡与镜片直接配合的机械件内径的公差都在0-0.02mm之间，从而保证其配合的精度，从结构设计上确保系统各组元的同心度及变焦、调焦等动作的精确、顺滑不卡滞和手感好，保证边缘视场与中心视场的分辨率较接近。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种日夜共焦大靶面高清镜头，其特征在于：所述镜头的光学系统中沿光线从左向右入射方向依次设有光焦度为正的前固定组A、光焦度为负的变倍组B、光焦度为正的后固定组C和光焦度为正的补偿组D；变倍组B与后固定组C之间设置有可变光阑E；所述前固定组A包括从左向右依次设置的正月牙型透镜A-1、正月牙型透镜A-2以及负月牙型透镜A-3和双凸透镜A-4密接的第一胶合组；所述变倍组B包括从左向右依次设置的双凹型透镜B-1以及双凹型透镜B-2和双凸型透镜B-3密接的第二胶合组；所述后固定组C包括从左向右依次设置的双凸型透镜C-1、双凸型透镜C-2和负月牙型透镜C-3密接的第三胶合组以及正月牙型透镜C-4；所述补偿组D包括从左向右依次设置的双凸型透镜D-1、负月牙型透镜D-2和双凸型透镜D-3密接的第四胶合组以及负月牙型透镜D-4。
2.根据权利要求1所述的日夜共焦大靶面高清镜头，其特征在于：所述前固定组A和变倍组B之间的空气间隔为1.07mm～20.71mm；所述变倍组B和后固定组C之间的空气间隔为3.37mm～23.02mm；所述后固定组C和补偿组D之间的空气间隔为4.56mm～6.86mm；所述可变光阑E与后固定组C之间的空气间隔为2.8mm。
3.根据权利要求1或2所述的日夜共焦大靶面高清镜头，其特征在于：所述前固定组A中正月牙型透镜A-1和正月牙型透镜A-2之间的空气间隔为0.1mm，正月牙型透镜A-2与第一胶合组之间的空气间隔为1.35mm。
4.根据权利要求1或2所述的日夜共焦大靶面高清镜头，其特征在于：所述变倍组B中双凹型透镜B-1与第二胶合组之间的空气间隔为2.01mm。
5.根据权利要求1或2所述的日夜共焦大靶面高清镜头，其特征在于：所述后固定组C中双凸型透镜C-1与第三胶合组之间的空气间隔为0.86mm，第三胶合组与正月牙型透镜C-4之间的空气间隔为0.1mm。
6.根据权利要求1或2所述的日夜共焦大靶面高清镜头，其特征在于：所述补偿组D中双凸型透镜D-1与第四胶合组之间的空气间隔为0.1mm，第四胶合组与负月牙型透镜D-4之间的空气间隔为1.18mm。
7.根据权利要求1所述的日夜共焦大靶面高清镜头，其特征在于：所述镜头的机械结构包括外罩壳，所述外罩壳内设有后主镜筒，外罩壳前端设置有前主镜筒，所述后主镜筒内前部套设有安装有后固定组C的后固定组镜座，后主镜筒内后部套设有过渡件，所述过渡件内套设有安装有补偿组D的补偿组镜座；所述前主镜筒前端设有安装有前固定组A的前固定组镜筒，前主镜筒内部套设有安装有变倍组B的变倍组镜座；前主镜筒与后主镜筒之间设置有自动光驱。
8.根据权利要求7所述的日夜共焦大靶面高清镜头，其特征在于：所述前主镜筒外周套设有与其旋转配合的前凸轮，所述变倍组镜座侧部旋接有第一导钉，第一导钉穿过前主镜筒上的螺旋槽后伸入设于前凸轮内周部的卡槽以通过转动前凸轮带动变倍组镜座前后移动。
9.根据权利要求7所述的日夜共焦大靶面高清镜头，其特征在于：所述外罩壳内设有套设在后主镜筒外周部并与其旋转配合的后凸轮，所述过渡件侧部旋接有第二导钉，第二导钉穿过后主镜筒上的螺旋槽后伸入设于后凸轮内周部的卡槽以通过转动后凸轮带动过渡件前后移动。
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