CN101609206B - 双波段光学变焦镜头 - Google Patents
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Abstract
双波段光学变焦镜头具有一个负光焦度的透镜组Gn，光阑，和配置于负透镜组Gn的像侧的具有正光焦度的透镜组Gp，利用负透镜组Gn和正透镜组Gp之间的空气间隔变化来实现2.8-10mm的变焦。产品的主要光学指标：焦距f＝2.8-10mm，视场角2W＝110°-36°，相对孔径F＝1.6。镜头光学传递函数MTF值在60lp/mm时，中心达到0.65，边缘达到0.5。是一种可见光成像与红外光成像能够共焦，并在两个波段都对成像进行优化的光学变焦镜头。该镜头配合匹配的摄像机，既可以在白天可见光条件下清晰地显示监控目标，也可以在夜晚使用红外光照明的条件下清晰地显示监控目标。
Description
技术领域
本发明专利属于光机电一体化领域，涉及一种双波段共焦的光学变焦镜头。
技术背景
随着安全防范意识和自动化程度不断提高，夜间的监控越来越显得重要。普通的监控镜头主要是针对白天可见光条件设计的，人们只要在可见光条件下能够看到监视目标就满足要求了。然而，在很多监控场合，要求夜晚时不能有可见灯光，一般只能配备人眼不可见的红外光，这时由于普通镜头在设计上没有考虑红外光，没有对红外光的成像进行优化，由于红外光与可见光的波长不同，他们所成像的像面位置会发生偏移，表现出来的现象就是在红外光条件下成像模糊、成像质量差。这就要求系统中使用的镜头不仅要考虑可见光考虑红外光，并对两个波段的成像都进行优化。可见，设计出合适焦距段的双波段共焦的光学变焦镜头是顺应了监控行业的发展趋势，具有广阔的市场前景。
发明内容
双波段光学变焦镜头的目的是设计一种可见光成像与红外光成像能够共焦，并在两个波段都对成像进行优化的光学变焦镜头。该镜头配合匹配的摄像机，可以在白天可见光条件下清晰地显示监控目标，不需要另外调节镜头的聚焦，在夜晚使用红外光照明的条件下，也能清晰地显示监控目标，不会出现模糊现象。该镜头结构紧凑，操作便捷，运用前景广。
根据附图1，本发明专利的具有一个负光焦度的透镜组Gn，光阑，和配置于负透镜组Gn的像侧的具有正光焦度的透镜组Gp，利用负透镜组Gn和正透镜组Gp之间的空气间隔变化来实现2.8-10mm的变焦。所述负透镜组Gn装在径向设有三个导钉的前组镜筒(2)内，正透镜组Gp装在径向设有三个导钉的后组镜筒(15)内，前组镜筒(2)和后组镜筒(15)装在有螺旋形通槽的主筒(8)内，前、后组镜筒通过导钉主筒连接，使前、后组镜筒能在主筒内螺旋上下滑动，通过分别调整前后组的各具有三个直槽的前调整凸轮(6)和后调整凸轮(9)，实现改变负透镜组Gn和正透镜组Gp之间的空气间隔，从而达到变焦的目的。产品的主要光学指标：焦距f＝2.8-10mm，视场角2W＝110°-36°，相对孔径F＝1.6。
按照上述方案制成的高分辨率镜头光学传递函数MTF值在60lp/mm时，中心达到0.65，边缘达到0.5。
附图说明
附图1是镜头组件结构图
附图2是焦距在2.8mm时的光学系统示意图
附图3是焦距在10mm时的光学系统示意图
具体实施方式
根据附图1，本专利中的负透镜组Gn具有按物体一侧顺序排列的第一透镜为凸凹镜片L1、第二透镜为双凹镜片L2和单凸的第三透镜L3。本专利中的正透镜组Gp具有按物体一侧顺序排列的第四透镜为双凸镜片L4，第五透镜为凸凹镜片L5，第六透镜为凸凹镜片L6，第七透镜为凸凹镜片L7，第八透镜为双凸镜片L8，第九透镜为双凸镜片L9，所述的第六透镜L5和第七透镜L6为胶合组件。
根据附图2，本专利光学系统中的九个光学透镜的焦距和折射率及其十八个面的曲率半径分别满足以下条件：
-18＜f1＜-15 1.5＜n1＜1.6 25＜R1＜35 5＜R2＜8
35＜f2＜42 1.6＜h2＜1.8 -25＜R3＜-18 10＜R4＜20
20＜f3＜28 1.5＜n3＜1.7 10＜R5＜18 R6＝∞
光阑
-30＜f4＜-22 1.6＜n4＜1.8 10＜R7＜15 -28＜R8＜-20
15＜f5＜22 1.5＜n5＜1.7 -16＜R9＜-10 -30＜R10＜-20
15＜f6＜20 1.5＜n6＜1.7 8＜R11＜15 40＜R12＜60
-12＜f7＜-8 1.6＜n7＜1.8 40＜R12＜60 5＜R13＜10
10＜f8＜15 1.6＜n8＜1.8 15＜R14＜25 -30＜R15＜-20
-25＜f9＜-15 1.6＜n9＜1.8 15＜R16＜25 -80＜R17＜-60
从计算结果看：按照上述方案制成的双波段光学镜头，能够实现可见光成像与红外光成像共焦，并在两个波段都对成像进行优化的特点。
Claims (3)
1.一种双波段共焦的光学变焦镜头，具有一个负光焦度的透镜组Gn，光阑，和配置于负透镜组Gn的像侧的正光焦度的透镜组Gp，利用负透镜组Gn和正透镜组Gp之间的空气间隔变化来实现2.8-10mm的变焦；所述的负透镜组Gn具有按物体一侧顺序排列的第一透镜为凸凹镜片L1、第二透镜为双凹镜片L2和单凸的第三透镜L3；所述的正透镜组Gp具有按物体一侧顺序排列的第四透镜为双凸镜片L4，第五透镜为凸凹镜片L5，第六透镜为凸凹镜片L6，第七透镜为凸凹镜片L7，第八透镜为双凸镜片L8，第九透镜为双凸镜片L9，所述的第六透镜L6和第七透镜L7为胶合组件；光学系统中的九个光学透镜的焦距和折射率及其十八个面的曲率半径分别满足以下条件：
-18＜f1＜-15 1.5＜n1＜1.6 25＜R1＜35 5＜R2＜8
35＜f2＜42 1.6＜n2＜1.8 -25＜R3＜-18 10＜R4＜20
20＜f3＜28 1.5＜n3＜1.7 10＜R5＜18 R6＝∞
光阑
-30＜f4＜-22 1.6＜n4＜1.8 10＜R7＜15 -28＜R8＜-20
15＜f5＜22 1.5＜n5＜1.7 -16＜R9＜-10 -30＜R10＜-20
15＜f6＜20 1.5＜n6＜1.7 8＜R11＜15 40＜R12＜60
-12＜f7＜-8 1.6＜n7＜1.8 40＜R12＜60 5＜R13＜10
10＜f8＜15 1.6＜n8＜1.8 15＜R14＜25 -30＜R15＜-20
-25＜f9＜-15 1.6＜n9＜1.8 15＜R16＜25 -80＜R17＜-60。
2.根据权利要求1所述的双波段共焦的光学变焦镜头，其特征在于：所述负透镜组Gn装在径向设有三个导钉的前组镜筒(2)内，正透镜组Gp装在径向设有三个导钉的后组镜筒(15)内，前组镜筒(2)和后组镜筒(15)装在有螺旋形通槽 的主筒(8)内，前、后组镜筒通过导钉主筒连接，使前、后组镜筒能在主筒内螺旋上下滑动，通过分别调整前后组的各具有三个直槽的前调整凸轮(6)和后调整凸轮(9)，实现改变负透镜组Gn和正透镜组Gp之间的空气间隔，从而达到变焦的目的。
3.根据权利要求1所述的双波段共焦的光学变焦镜头，其特征在于：其光学系统的焦距f＝2.8-10mm，视场角2W＝110°-36°，相对孔径F＝1.6，后截距大于6.79mm。
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