CN101930114A - 高分辨率、强透雾功能变焦距摄像镜头 - Google Patents

高分辨率、强透雾功能变焦距摄像镜头 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高分辨率、强透雾功能变焦距摄像镜头，其特征在于：沿光线入射方向布设的镜片组元有光焦度为正的前固定透镜组A，光焦度为负的变倍透镜组B，光焦度为负的补偿透镜组C，可变光栏D，光焦度为正的后固定透镜组E和滤色镜片F。本发明有效提高了镜头的分辨率与清晰度，还提高了镜头在雨、雪天、薄雾等阴霾的天候条件下对远距离目标的探测能力。

Description

高分辨率、强透雾功能变焦距摄像镜头
技术领域
本发明涉及一种高分辨率、强透雾功能变焦距摄像镜头，属于光电监控领域。
背景技术
机械补偿式可变焦距镜头在视频摄像领域的应用已有数十年的历史了，传统的光路结构形式由前固定透镜组、变倍透镜组、补偿透镜组和后固定透镜组四个组元构成；但是它们普遍存在着分辨率不高、不能与高清晰度的摄像机适配，系统探测距离受制于雨、雪、薄雾等天候条件等缺点。因此，针对上述问题是本发明的研究目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高分辨率、强透雾功能变焦距摄像镜头、该镜头克服了使用数十年的变焦距镜头分辨率无法与高清摄像机适配，并且在雨、雪、薄雾等阴霾天透过能力下降，图像对比度、清晰度下降，严重影响系统的探测能力等缺陷。
本发明的特征在于：一种高分辨率、强透雾功能变焦距摄像镜头，其特征在于：沿光线入射方向布设的镜片组元有光焦度为正的前固定透镜组A，光焦度为负的变倍透镜组B，光焦度为负的补偿透镜组C，可变光栏D，光焦度为正的后固定透镜组E和滤色镜片F，所述前固定透镜组A依次设有由负月牙透镜A-1和双凸透镜A-2密接的胶合组，正月牙透镜A-3和正月牙透镜A-4；所述变倍透镜组B依次设有负月牙透镜B-1和由双凹透镜B-2和正月牙透镜B-3密接的胶合组；所述补偿透镜组C设有由双凹透镜C-1和正月牙透镜C-2密接的胶合组；所述后固定透镜组E依次设有双凸透镜E-1，双凸透镜E-2，由双凸透镜E-3和双凹透镜E-4密接的胶合组，正月牙透镜E-5，负月牙透镜E-6和平凸透镜E-7。
本发明的优点：本发明提高了光线高度最高的前固定透镜组的光焦度承担能力，有效地降低了光学镜头二级光谱等像差，使镜头的分辨率显著提高，达到百万像素，可与高清晰度的摄像机适配；还提高了摄像系统在雨、雪天、薄雾等阴霾的天候条件下对远距离目标的探测能力。
附图说明
图1为本发明实施例光路结构示意图。
图2为本发明实施例滤色镜片转换机构结构示意图。
图3为图2的A-A向剖视图。
图4为本发明实施例滤色镜片转换机构控制原理框图。
具体实施方式
参考图1，图2，图3和图4，一种高分辨率、强透雾功能变焦距摄像镜头，沿光线入射方向布设的镜片组元有光焦度为正的前固定透镜组A，光焦度为负的变倍透镜组B，光焦度为负的补偿透镜组C，可变光栏D，光焦度为正的后固定透镜组E和滤色镜片F，所述前固定透镜组A依次设有由负月牙透镜A-1和双凸透镜A-2密接的胶合组，正月牙透镜A-3和正月牙透镜A-4；所述变倍透镜组B依次设有负月牙透镜B-1和由双凹透镜B-2和正月牙透镜B-3密接的胶合组；所述补偿透镜组C设有由双凹透镜C-1和正月牙透镜C-2密接的胶合组；所述后固定透镜组E依次设有双凸透镜E-1，双凸透镜E-2，由双凸透镜E-3和双凹透镜E-4密接的胶合组，正月牙透镜E-5，负月牙透镜E-6和平凸透镜E-7。
沿光线入射方向，所述前固定透镜组A和变倍透镜组B之间的空气间隔5.81-25.81mm，变倍透镜组B与补偿透镜组C之间的空气间隔是63.83-17.77mm，补偿透镜组C与后固定透镜组E之间的空气间隔是30.39-6.45mm。
沿光线入射方向，所述前固定透镜组A中，由负月牙透镜A-1和双凸透镜A-2密接的胶合组与正月牙透镜A-3之间的空气间隔是0.16mm，正月牙透镜A-3与正月牙透镜A-4之间的空气间隔是0.16mm；所述变倍透镜组B中，负月牙透镜B-1与由双凹透镜B-2和正月牙透镜B-3密接的胶合组之间的空气间隔是10.16mm；所述后固定透镜组E中，双凸透镜E-1与双凸透镜E-2之间凸面紧密接触，双凸透镜E-2与由双凸透镜E-3和双凹透镜E-4密接的胶合组之间的空气间隔是6.18mm，由双凸透镜E-3和双凹透镜E-4密接的胶合组与正月牙透镜Ｅ-5之间的空气间隔是0.15mm，正月牙透镜E-5与负月牙透镜E-6之间的空气间隔是28.98mm，负月牙透镜E-6与平凸透镜E-7之间的空气间隔是24.81mm。
上述正月牙透镜A-4由FK61超低色散材料制成。
上述滤色镜片包括近红外6、黄色8和可见光2三种，这三种滤色镜片沿圆周均布并安装于镜座10后端的转盘3上，所述转盘3径向外周旁侧设有对应三种滤色镜片6、8、2的霍尔元件5、9、7，所述转盘3上还设置有触发霍尔元件的磁钢4，所述转盘3径向外周部上设有传动齿3-1，所述传动齿3-1经布设在镜座10下方的电机11带动的主动齿轮1驱动。
上述近红外滤色镜片使用的波长是750～950nm  ，所述黄色滤色镜片使用CB6黄色滤色镜片。
由上述镜片组构成的光学系统达到了如下的光学指标：
焦距：f′min=20mm；f′max=500mm（变倍比25倍）；
相对孔径D/f′=1/2.8-1/7.5；
视场角2w=22.6°-0.45°；
光学结构长度：ΣL≤261mm；
变倍行程≤70mm；
镜头分辨率：与超百万像素CCD摄像机或cmos摄像机适配；
透雾滤光片的透过光谱：750～950nm。
在光学设计时，在前固定镜片组中增加一个组元(正月牙透镜A-4)，且选用ED（超低色散）光学材料，这样提高了光线高度最高的前固定组的光焦度承担能力，有效地降低了光学镜头二级光谱等像差，使镜头的分辨率显著提高，达到百万像素，可与高清晰度的摄像机适配。
考虑到雨、雪、薄雾等阴霾天候条件下，在空气中含有微小水粒，根据米氏散射理论：当散射粒子半径C与入射光线波长λ的比值C/λ较小时，在像面上图像的光能下降较小。据此在光学设计时，加大了近红外谱线（波长λ800nm以上谱线）的权重，使镜头在近红外波段有较高的分辨率。并进行膜系优化设计，使光学镜头在450nm-950nm波段范围有高于80%的透过率，同时在光路中放置了高精度的滤色镜片转换机构，通过微电机驱动控制滤色镜片转换机构，通过滤色镜片的高通滤波，过滤掉450～700nm的可见光光谱，使 750～950nm以上的光线增透达到过滤掉不能通过薄雾的可见光光谱，提高近红外光谱的比例，从而增加远距离目标的探测能力 。
上述滤色镜片实施结构如图2、图3所示，电机组件电机带动电机主动齿轮运动，电机主动齿轮通过传动齿驱动带动滤色镜片的转盘运动。由于转盘运动使设于转盘上的磁钢也同时运动，当磁钢分别靠近霍尔元件时，霍尔元件在磁场作用下，由高阻状态变成低阻状态，霍尔元件的输出端由高电平变成低电平，把此信号传给镜头控制板上的微型计算机，计算机得到霍尔元件的信号后，命令电机停止；则转盘停止运动，设计好滤色镜片、霍尔元件、磁钢的相对位置，能使滤色镜片准确停在光轴位置上，本发明设置的三种滤色镜片分别是：可见光、750～950nm近红外、CB6黄色滤色镜片，分别由三个霍尔元件输出信号给计算机，计算机根据主机指令及霍尔元件信号就可以把我们所需要的滤色镜片位置准确的停在光路中间。其控制原理框图如图4所示。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种高分辨率、强透雾功能变焦距摄像镜头，其特征在于：沿光线入射方向布设的镜片组元有光焦度为正的前固定透镜组A，光焦度为负的变倍透镜组B，光焦度为负的补偿透镜组C，可变光栏D，光焦度为正的后固定透镜组E和滤色镜片F，所述前固定透镜组A依次设有由负月牙透镜A-1和双凸透镜A-2密接的胶合组，正月牙透镜A-3和正月牙透镜A-4；所述变倍透镜组B依次设有负月牙透镜B-1和由双凹透镜B-2和正月牙透镜B-3密接的胶合组；所述补偿透镜组C设有由双凹透镜C-1和正月牙透镜C-2密接的胶合组；所述后固定透镜组E依次设有双凸透镜E-1，双凸透镜E-2，由双凸透镜E-3和双凹透镜E-4密接的胶合组，正月牙透镜E-5，负月牙透镜E-6和平凸透镜E-7。
2.根据权利要求1所述的高分辨率、强透雾功能变焦距摄像镜头，其特征在于：沿光线入射方向，所述前固定透镜组A和变倍透镜组B之间的空气间隔5.81-25.81mm，变倍透镜组B与补偿透镜组C之间的空气间隔是63.83-17.77mm，补偿透镜组C与后固定透镜组E之间的空气间隔是30.39-6.45mm。
3.根据权利要求1或2所述的高分辨率、强透雾功能变焦距摄像镜头，其特征在于：沿光线入射方向，所述前固定透镜组A中，由负月牙透镜A-1和双凸透镜A-2密接的胶合组与正月牙透镜A-3之间的空气间隔是0.16mm，正月牙透镜A-3与正月牙透镜A-4之间的空气间隔是0.16mm；所述变倍透镜组B中，负月牙透镜B-1与由双凹透镜B-2和正月牙透镜B-3密接的胶合组之间的空气间隔是10.16mm；所述后固定透镜组E中，双凸透镜E-1与双凸透镜E-2之间凸面紧密接触，双凸透镜E-2与由双凸透镜E-3和双凹透镜E-4密接的胶合组之间的空气间隔是6.18mm，由双凸透镜E-3和双凹透镜E-4密接的胶合组与正月牙透镜Ｅ-5之间的空气间隔是0.15mm，正月牙透镜E-5与负月牙透镜E-6之间的空气间隔是28.98mm，负月牙透镜E-6与平凸透镜E-7之间的空气间隔是24.81mm。
4.根据权利要求1或3所述的高分辨率、强透雾功能变焦距摄像镜头，其特征在于：所述正月牙透镜A-4由FK61超低色散材料制成。
5.根据权利要求1所述的高分辨率、强透雾功能变焦距摄像镜头，其特征在于：所述滤色镜片包括近红外、黄色和可见光三种，并且三种滤色镜片沿圆周均布并安装于镜座后端的转盘上，所述转盘径向外周旁侧设有对应三种滤色镜片的霍尔元件，所述转盘上还设置有触发霍尔元件的磁钢，所述转盘径向外周部上设有传动齿，所述传动齿经布设在镜座下方的电机带动的主动齿轮驱动。
6.根据权利要求5所述的高分辨率、强透雾功能变焦距摄像镜头，其特征在于：所述近红外滤色镜片使用的波长是750～950nm，所述黄色滤色镜片使用CB6黄色滤色镜片。 
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Address after: 158 No. 350015 Fujian province Fuzhou Mawei District Jiangbin East Avenue

Patentee after: FUJIAN FORECAM CO., LTD.

Address before: 350015, No. 87 Jun Zhu Road, Mawei District, Fujian, Fuzhou

Patentee before: Fujian Forecam Optics Co., Ltd.