CN101943785B - 一种大光圈变焦监控镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大光圈变焦监控镜头，包括：曲线导筒，其上设有光圈容置腔，第一导向框架和第二导向框架，曲线导筒于光圈容置腔顶端设有一用于固定光圈组件的凸台；安装有第一透镜组的第一透镜框；安装有第二透镜组的第二透镜框；第一导向装置，包括第一导向突起部，第一导向槽，以及第一调焦环；第二导向装置，包括第二导向突起部，第二导向槽，以及第二调焦环；第二调焦环对应光圈容置腔的一端套设在光圈容置腔的外壁上，并在该第二调焦环对应于凸台处设有一第一开口，所述第一开口周向的宽度大于凸台的宽度。本发明具有在通光量和变焦比一定的前提下，拥有较小的体积和较高的调焦精度。
Description
[技术领域]
本发明涉及一种光学镜头，尤其是应用于CCTV监控设备的镜头。
[技术背景]
CCTV监控镜头是近年兴起的一种全新的光学装置，在各个领域得到了广泛的应用，由于监控镜头不同于一般的光学镜头的特殊用途，一般对成像质量要求不高，而对监控范围和对光线环境的适应性要求很高，对于很多领域的监控镜头都要求在黑暗的环境中长时间成像，因此高通光量是必须的，应用在不具备夜视功能的成像终端上时，比较常用的办法就是使用大光圈镜头，而大光圈就必然使镜头的直径增加，从而限制了镜头的小体积要求。
另一方面，监控镜头一般要求较大的变焦范围，以获取较大场景的图像和较远距离的细节，而大视角镜头就必须使用较大口径的镜头，同样限制镜头的小型化。
第三，现有使用两组透镜组的监控镜头，其轴向长度一般是根据变焦范围要求，略大于两组透镜组变焦距离之和，加上光圈组件的轴向宽度，再加上固定机构，接口等的轴向宽度，其镜头的总轴向长度往往很难控制到理想的水平，特别是在大光圈的情况下，光圈组件往往需要占据很大的径向长度，如果将长度控制得比较小，那么变焦比和调焦精度，以及大通光量又很难保证。
[发明内容]
本发明的目的在于：提供一种在大光圈和变焦比一定的情况下体积较小的监控镜头。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种大光圈变焦监控镜头，它包括：
曲线导筒，其上设有光圈容置腔，该光圈容置腔将曲线导筒分隔成位于该光圈容置腔左侧的第一导向框架和位于该光圈容置腔右侧的第二导向框架，曲线导筒于光圈容置腔顶端设有一用于固定光圈组件的凸台，光圈组件设置于光圈容置腔内，并固定在该凸台上；
安装有第一透镜组的第一透镜框，该第一透镜框安装在第一导向框架中；
安装有第二透镜组的第二透镜框，该第二透镜框安装在第二导向框架中，且第一透镜组与第二透镜组位于同一光轴上；
第一导向装置，包括形成于第一透镜框上的第一导向突起部，形成在第一导向框架表面上倾斜的第一导向槽，以及第一调焦环，该第一调焦环套设在第一导向框架上，该第一调焦环内侧表面上设有与第一导向突起部对应的沿轴向排列的第一滑槽，该第一导向突起部穿过第一导向槽而连接着第一滑槽；
第二导向装置，包括形成于第二透镜框上的第二导向突起部，形成在第二导向框架表面上倾斜的第二导向槽，以及第二调焦环，该第二调焦环套设在第二导向框架上，该第二调焦环内侧表面上设有与第二导向突起部对应的沿轴向排列的第二滑槽，该第二导向突起部穿过第二导向槽而连接着第二滑槽；
所述的第二调焦环对应光圈容置腔的一端套设在所述光圈容置腔的外壁上，并在该第二调焦环对应于凸台处设有一第一开口，所述第一开口周向的宽度大于该凸台的宽度。
通过在第二调焦环上增设一对应于光圈容置腔顶端凸台的第一开口，使第二调焦环能够避开凸台而套设在光圈容置腔的外壁上，这样就在轴向上节省了光圈容置腔所占用的宽度，从而在变焦比一定的情况下，缩短了整个镜头的长度。同时，由于第一开口周向的宽度大于凸台的宽度，因此，第二调焦环可以在一定的角度范围内旋转，起到相同的调焦作用。
作为上述技术方案的改良，本发明的进一步技术方案如下：
上述第一开口周向的宽度满足第二调焦环在自由转动极限内能够驱动第二导向突起部运动完第二导向槽的全程。
由于凸台对第二调焦环第一开口端面的止挡作用，导致第二调焦环只能够在一个有限的角度范围内旋转，通过进一步约束第一开口周向的宽度，使第二调焦环能够驱动第二导向突起部运动完第二导向槽的全程，因此对调焦行程没有影响。
上述的第二导向框架远离光圈容置腔的一端设有DC固定座，以限制第二调焦环的轴向移动。
为了防止第二调焦环在工作的过程中轴向滑脱，增设起止挡作用的DC固定座，以限制第二调焦环的轴向移动。
上述的DC固定座和第二导向框架采用花键连接，第二导向框架远离光圈容置腔的一端外壁上设有阳齿状啮合部，DC固定座的中心位置设有开孔，开孔上设有与阳齿状啮合部相对应的阴齿状啮合部，阳齿状啮合部和阴齿状啮合部彼此啮合。
采用花键连接的结构设计，使DC固定座完全套设在第二导向框架上，因此不会额外的增加轴向上的宽度。
上述的DC固定座远离光圈容置腔的一侧还依次设有CS接口和压板，所述的CS接口抵压在DC固定座远离光圈容置腔的一侧，所述的压板抵压在该CS接口远离光圈容置腔的一侧，该压板通过螺钉连接在第二导向框架远离光圈容置腔的一侧的端面上，以防止DC固定座和CS接口的轴向移动。
CS接口是为了连接周边设备，通过压板固定在第二导向框架远离光圈容置腔的一侧，从而将第二调焦环，DC固定座，CS接口等部件挤压在一起，避免了上述部件轴向移动，同时一定程度上减小了轴向的长度。
上述的第一导向框架端部设有锁压环，以限制第一调焦环的轴向移动，该锁压环与第一导向框架螺纹连接。
通过螺纹连接，更加利于装配和拆卸，且可充分利用空间，将镜头的体积控制到最小。
上述的第一调焦环和第二调焦环上均设有锁紧螺钉，该锁紧螺钉与第一导向框架和第二导向框架相配合，用于锁定第一调焦环相对第一导向框架的运动状态以及第二调焦环相对第二导向框架的运动状态。
锁紧螺钉能够将调好焦距的第一调焦环和第二调焦环的位置固定下来，避免第一调焦环和第二调焦环意外运动而产生的对焦不准，因此增加了对焦的精度。
上述光圈组件的光圈值小于或等于1.0。
当光圈值为小于或等于1.0情况下，光圈通光孔的口径更大，相应的光圈容置腔顶端的凸台需要占用更大的空间，因此，在第二调焦环上设置第一开口能够更有效的利用光圈容置腔的体积，进一步缩小镜头的长度。
上述的第二调焦环在轴向上从靠近光圈容置腔的一端到远离光圈容置腔的一端作台阶状收缩，将第二调焦环划分成套设在光圈容置腔外壁的第一区段和套设在第二导向框架外壁的第二区段。
由于第二导向框架和光圈容置腔之间有一阶梯，因此，将第二调焦环在轴向上从靠近光圈容置腔的一端到远离光圈容置腔的一端作台阶状收缩，可以使第二调焦环和光圈容置腔外壁和第二导向框架外壁配合更加紧密。
上述的第一开口设于第一区段上，在第二区段上设有与第一开口贯通的第二开口，以避开设于光圈组件上端的电机，该第二开口周向的宽度满足第二调焦环在自由转动极限内能够驱动第二导向突起部运动完第二导向槽的全程。
由于大部分自动光圈顶端都设有电机，因此会止挡住第二调焦环的调焦行程，因此在第二区段设置第二开口，以避开设于光圈组件上端的电机，第二开口周向的宽度满足第二调焦环在自由转动极限内能够驱动第二导向突起部运动完第二导向槽的全程，因此，第二开口的设置不会止挡住第二调焦环的有效调焦范围。
[附图说明]
图1是本发明一个实施例的整体结构示意图；
图2是本实施例的装配结构示意图(不含光圈组件)；
图3是本实施例曲线导筒部件的结构示意图；
图4是本实施例曲线同部件和DC固定座部件的结构示意图；
图5是本实施例第一调焦环的结构示意图；
图6是本实施例第二调焦环的结构示意图；
图7是本实施例调焦环部件的展开示意图。
[具体实施方式]
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的限定。
如图1所示，透镜1、透镜2、透镜3和透镜4组成的第一透镜组叠合在一起安装在第一透镜框6内，第一透镜框6的外表面设有三个第一导向突起部5。
透镜7、隔圈8、透镜9、隔圈10、透镜11、透镜12、隔圈13、透镜14从左至右叠合在一起组成第二透镜组安装在第二透镜框15内，第二透镜框15 的外表面上设有一个第二导向突起部16。
曲线导筒23被光圈容置腔23-1分隔成位于光圈容置腔23-1左侧的第一导向框架23-2和位于光圈容置腔23-1右侧的第二导向框架23-3，第一透镜框6设于第一导向框架23-2内部，第二透镜框15设于第二导向框架23-3内部，第一导向框架23-2上设有三条与第一导向突起部5相对应的第一导向槽23-4，第二导向框架23-3上设有一条与第二导向突起部16相对应的第二导向槽23-5，第一导向槽23-4和第二导向槽23-5分别是沿着第一导向框架23-2和第二导向框架23-3表面形成的镂空区，第一导向突起部5和第二导向突起部16分别连接在第一导向槽23-4和第二导向槽23-5中，并可分别沿着第一导向槽23-4和第二导向槽23-5滑动。
在第一导向框架23-2的外表面上套设有第一调焦环18，第一调焦环18的内侧表面上设有与第一导向突起部5相配合的三条第一滑槽18-1，第一导向突起部5穿过第一导向槽23-4连接在第一滑槽18-1中，并可沿着第一滑槽18-1轴向移动。
当周向旋转第一调焦环18时，第一调焦环18上的第一滑槽18-1驱动第一导向突起部5在第一导向槽23-4中滑动，因此，第一透镜框6产生轴向运动，在第一滑槽18-1、第一导向突起部5和第一导向槽23-4的相互干涉作用下，第一调焦环18周向的旋转运动转换成第一透镜框6的轴向移动。
同理，在第二导向框架23-3的外表面上套设有第二调焦环24，第二调焦环24的内侧表面上设有与第二导向突起部16相配合的一条第二滑槽24-1，第二导向突起部16穿过第二导向槽23-5连接在第二滑槽24-1中，并可沿着第二滑槽24-1轴向移动。
当周向旋转第二调焦环24时，第二调焦环24上的第二滑槽24-1驱动第二 导向突起部16在第二导向槽23-5中滑动，因此，第二透镜框15产生轴向运动，在第二滑槽24-1、第二导向突起部16和第二导向槽23-5的相互干涉作用下，第二调焦环24周向的旋转运动转换成第二透镜框15的轴向移动。
本实施例的光圈组件采用光圈值小于或等于1.0的大光圈，光圈容置腔23-1的顶端设有用来固定光圈组件22的凸台23-1-1，光圈组件22从光圈容置腔23-1顶端生成于凸台23-1-1上的第一开口23-1-2插入光圈容置腔23-1，并用螺钉21固定在凸台23-1-1上。
与第一调焦环18不同的是，第二调焦环24靠近光圈容置腔23-1的一端设有一段第一开口，其目的是为了避让光圈容置腔23-1顶部的凸台23-1-1，该设计方式充分的利用了光圈容置腔23-1的空间来布局第二导向框架23-3，进一步缩小了镜头的长度。由于第二调焦环24需要旋转一定的角度来实现变焦，因此，第一开口的宽度要大于凸台23-1-1的宽度，第一开口的宽度以第二调焦环24在自由转动极限内能够驱动第二导向突起部16运动完第二导向槽23-5的全程为限。
第二调焦环24在轴向上从靠近光圈容置腔23-1的一端到远离光圈容置腔23-1的一端作台阶状收缩，将第二调焦环24划分成套设在光圈容置腔23-1外壁的第一区段24-3和套设在第二导向框架23-3外壁的第二区段24-4。
由于第二导向框架23-3和光圈容置腔23-1之间有一阶梯，因此，将第二调焦环24在轴向上从靠近光圈容置腔23-1的一端到远离光圈容置腔23-1的一端作台阶状收缩，可以使第二调焦环24和光圈容置腔23-1外壁和第二导向框架23-3外壁配合更加紧密。
第一开口设于第一区段24-3上，在第二区段24-4上设有与第一开口贯通的第二开口，以避开设于光圈组件22上端的电机22-1，该第二开口周向的宽 度满足第二调焦环24在自由转动极限内能够驱动第二导向突起部16运动完第二导向槽23-5的全程。
由于大部分自动光圈顶端都设有电机，因此会止挡住第二调焦环24的调焦行程，因此在第二区段24-4设置第二开口，以避开设于光圈组件22上端的电机22-1，第二开口周向的宽度满足第二调焦环24在自由转动极限内能够驱动第二导向突起部16运动完第二导向槽23-5的全程，因此，第二开口的设置不会止挡住第二调焦环24的有效调焦范围。
第一导向框架23-2远离光圈容置腔23-1的一段安装有锁压环17，锁压环17通过螺纹连接方式固定在第一导向框架23-2上，锁压环17上设有凸缘，其直径大于第一导向框架23-2的直径，因此能够止挡第一调焦环18，防止第一调焦环18的轴向移动。
第二导向框架23-3和光圈容置腔23-1以及光圈组件22外部整体套设有DC盖19，DC盖19左侧内壁设有凸缘，止挡于第一导向框架23-2和光圈容置腔23-1交界面形成的凸缘，DC盖19远离光圈容置腔的一侧封装有DC固定座25，DC固定座25通过三颗DC盖固定螺钉20连接在DC盖19上。DC固定座25和第二导向框架23-3之间采用花键连接，如图4所示，在第二导向框架23-3远离光圈容置腔23-1的一端外壁上设有阳齿状啮合部23-3-1，所述DC固定座25的中心位置设有开孔，所述开孔上设有与阳齿状啮合部23-3-1相对应的阴齿状啮合部25-1，所述的阳齿状啮合部23-3-1和阴齿状啮合部25-1彼此啮合。
通过这种结构设计，使DC固定座25在轴向上所占据的空间与第二导向框架23-3远离光圈容置腔的一端重合，而不会在轴向上增加额外的长度，同时，花键的连接方式减少了螺钉的使用，提高了可靠性，且其到了很好的防止DC固定座25周向转动。另外，DC固定座25也起到了防止第二调焦环24轴向移动的作用。
在DC固定座25的远离光圈容置腔的一侧还装配有CS接口26，CS接口26通过压板27，用螺钉28固定在第二导向框架23-3的远离光圈容置腔的一侧，CS接口26主要作用是外接设备接口。
图2是本实施例装配结构示意图(不含光圈组件)，本实施例的装配过程如下：
a)透镜4、透镜3、透镜2、透镜1依次单向装入第一透镜框6，用旋铆方式进行封装；
b)透镜14、隔圈13、透镜12、透镜11、隔圈10、透镜9、隔圈8、透镜7依次单向装入第二透镜框15，用旋铆方式进行封装；
c)将第一透镜框6、第二透镜框15分别装入第一导向框架23-2和第二导向框架23-3，再将第一导向突起部5穿过第一导向框架23-2的第一导向槽23-4固定在第一导向框架23-2上，将第二导向突起部16穿过第二导向框架23-3的第二导向槽23-5固定在第二导向框架23-3上，这样使第一透镜框6和第二透镜框15能分别沿着第一导向框架23-2上的第一导向槽23-4和第二导向框架23-3上的第二导向槽23-5运动。
d)接着将光圈组件22插入生成于光圈容置腔23-1顶部凸台23-1-1上的第一开口23-1-2，用螺钉21固定在光圈容置腔23-1顶部的凸台23-1-1上。第一调焦环18从第一导向框架23-2的左端装入，将第一导向突起部5卡入第一调焦环18内表面上的滑槽18-1中，再把锁压环17旋接在第一导向框架23-2的左端，锁压环17可限制第一调焦环18的轴向移动；
e)第二调焦环24、DC固定座25、CS接口26、压板27从第二导向框架23-3的右端依次装入，然后用螺钉28固定在第二导向框架23-3上，第二调焦环24的装配方式与第一调焦环18的装配方式类似；
f)最后装配DC盖19，用螺钉20固定在DC固定座25上。
如图3和图7所示，调焦时，需要调节第一透镜框6、第二透镜框15、摄影成像面的相对距离。当第一透镜框6和第二透镜框15分别运动到第一导向槽23-4的23a处和第二导向槽23-5的23b处时，镜头处于长焦状态，能拍摄最远处的景物；当第一透镜框6和第二透镜框15分别运动到第一导向槽23-4的23c处和第二导向槽23-5的23d处时，镜头处于广角状态。
镜头的调焦主要通过手动形式实现。锁紧螺钉29和31分别拧在第二调焦环24和第一调焦环18的螺纹通孔24-2和18-2上，拨动锁紧螺钉31带动第一调焦环18旋转，同时通过第一调焦环18内壁上的三个滑槽18-1带动第一透镜框6沿第一导向框架23-2的第一导向槽23-4运动，从而调节第一透镜框6的轴向位置，调节完后把锁紧螺钉31拧紧定位，第二透镜框15的工作原理相同。
上述实施例仅为本发明的一较佳实施方式，但本发明的实施方式并不仅仅受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明创新点所作的改变、替代、组合或简化，都应视为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种大光圈变焦监控镜头，它包括：
曲线导筒，其上设有光圈容置腔，所述的光圈容置腔将曲线导筒分隔成位于该光圈容置腔左侧的第一导向框架和位于该光圈容置腔右侧的第二导向框架，所述的曲线导筒于光圈容置腔顶端设有一用于固定光圈组件的凸台，所述的光圈组件设置于光圈容置腔内，并固定在该凸台上；
安装有第一透镜组的第一透镜框，该第一透镜框安装在第一导向框架中；
安装有第二透镜组的第二透镜框，该第二透镜框安装在第二导向框架中，且第一透镜组与第二透镜组位于同一光轴上；
第一导向装置，包括形成于第一透镜框上的第一导向突起部，形成在第一导向框架表面上倾斜的第一导向槽，以及第一调焦环，该第一调焦环套设在第一导向框架上，该第一调焦环内侧表面上设有与第一导向突起部对应的沿轴向排列的第一滑槽，该第一导向突起部穿过第一导向槽而连接着第一滑槽；
第二导向装置，包括形成于第二透镜框上的第二导向突起部，形成在第二导向框架表面上倾斜的第二导向槽，以及第二调焦环，该第二调焦环套设在第二导向框架上，该第二调焦环内侧表面上设有与第二导向突起部对应的沿轴向排列的第二滑槽，该第二导向突起部穿过第二导向槽而连接着第二滑槽；
其特征在于，所述的第二调焦环对应光圈容置腔的一端套设在所述光圈容置腔的外壁上，并在该第二调焦环对应于凸台处设有第一开口，所述第一开口周向的宽度大于该凸台的宽度。
2.根据权利要求1所述的一种大光圈变焦监控镜头，其特征在于：所述第一开口周向的宽度满足第二调焦环在自由转动极限内能够驱动第二导向突起 部运动完第二导向槽的全程。
3.根据权利要求1或2任一项所述的一种大光圈变焦监控镜头，其特征在于：所述的第二导向框架远离光圈容置腔的一端设有DC固定座，以限制第二调焦环的轴向移动。
4.根据权利要求3所述的一种大光圈变焦监控镜头，其特征在于：所述的DC固定座和第二导向框架采用花键连接，所述第二导向框架远离光圈容置腔的一端外壁上设有阳齿状啮合部，所述DC固定座的中心位置设有开孔，所述开孔上设有与阳齿状啮合部相对应的阴齿状啮合部，所述的阳齿状啮合部和阴齿状啮合部彼此啮合。
5.根据权利要求4所述的一种大光圈变焦监控镜头，其特征在于：所述的DC固定座远离光圈容置腔的一侧还依次设有CS接口和压板，所述的CS接口抵压在DC固定座远离光圈容置腔的一侧，所述的压板抵压在该CS接口远离光圈容置腔的一侧，该压板通过螺钉连接在第二导向框架远离光圈容置腔的一侧的端面上，以防止DC固定座和CS接口的轴向移动。
6.根据权利要求1所述的一种大光圈变焦监控镜头，其特征在于：所述的第一导向框架端部设有锁压环，以限制第一调焦环的轴向移动，该锁压环与第一导向框架螺纹连接。
7.根据权利要求1所述的一种大光圈变焦监控镜头，其特征在于：所述的第一调焦环和第二调焦环上均设有锁紧螺钉，该锁紧螺钉与第一导向框架和第二导向框架相配合，用于锁定第一调焦环相对第一导向框架的运动状态以及第二调焦环相对第二导向框架的运动状态。
8.根据权利要求1所述的一种大光圈变焦监控镜头，其特征在于：所述光圈组件的光圈值小于或等于1.0。
9.根据权利要求1或2任一项所述的一种大光圈变焦监控镜头，其特征 在于：所述的第二调焦环在轴向上从靠近光圈容置腔的一端到远离光圈容置腔的一端作台阶状收缩，将第二调焦环划分成套设在光圈容置腔外壁的第一区段和套设在第二导向框架外壁的第二区段。
10.根据权利要求9所述的一种大光圈变焦监控镜头，其特征在于：所述的第一开口设于第一区段上，在第二区段上设有与第一开口贯通的第二开口，以避开设于光圈组件上端的电机，该第二开口周向的宽度满足第二调焦环在自由转动极限内能够驱动第二导向突起部运动完第二导向槽的全程。
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