CN102043233B - 双波段共焦光学变焦镜头 - Google Patents
双波段共焦光学变焦镜头 Download PDFInfo
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Abstract
双波段共焦光学变焦镜头在可见光波段与红外光波段均能清晰成像，同时实现两个波段成像共焦，具有正光焦度的第一透镜组G1，负光焦度的第二透镜组G2，光阑，正光焦度的第三透镜组G3和正光焦度的第四透镜组G4，利用改变第二透镜组和第四透镜组的位置实现8.5-51mm的变焦，产品光学传递函数MTF值在120lp/mm时，中心可达到0.5，边缘可达到0.3，该镜头匹配相应的摄像机，在白天可见光与夜间红外光照明的条件下清晰监控远近不同距离的目标，实现日夜两用。
Description
技术领域
本发明专利属于光机电一体化领域，涉及一种变焦镜头，尤其是指一种实现可见光与红外光双波段共焦的光学变焦镜头。
技术背景
随着社会的发展，人们的安全防范意识不断提高，夜间的监控逐渐被人们重视。普通的监控镜头主要是以白天可见光条件设计的，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，夜晚并没有可见灯光或是可见光的光强太低不能满足成像要求，这就要求配备红外光帮助成像。由于红外光的波长与可见光的波长不同，普通镜头在设计时并没有对红外光波段的成像进行优化，这使在红外光条件下成像的像面位置与可见光下的不一致，导致红外光条件下成像模糊、成像质量差。因此，为了实现白天和夜间都能监控就要求设计镜头时头不仅要考虑可见光，同时也要考虑红外光，对两个波段的成像都进行优化。
可见，设计出可见光与红外光双波段共焦的，实现日夜两用光学变焦镜头，是符合监控行业的发展趋势，具有广阔的市场前景。
发明内容
本发明专利的目的是设计一种在可见光波段与红外光波段成像能够共焦，并在两个波段都对成像进行优化的光学变焦镜头。
本发明专利的目的是通过如下技术方案实现的：一种变焦镜头，其从物方到像方依次包括正光焦度的第一透镜组G1，负光焦度的第二透镜组G2，光阑，正光焦度的第三透镜组G3和正光焦度的第四透镜组G4。其中，第一透镜组G1与第三透镜组G3固定不动，第二透镜组G2径向设有三个导钉的前组镜筒(5)内，第四透镜组G4装在径向设有三个导钉的后组镜筒(22)内。前组镜筒通过导钉与主筒连接，后组镜筒装在补偿组移动座(16)上，从而使前、后组镜筒能在主筒内螺旋上下滑动。使用时，通过调节前调整凸轮(8)改变第二透镜组的位置实现8.5-51mm的变焦，调节后调整凸轮(14)改变第四透镜组的位置来补偿变焦后像面位置的变化，从而保证变焦过程中像面的位置能够固定不变。
产品的主要光学指标：焦距f＝8.5-51mm，视场角2W＝38.9°-6.7°，相对孔径F＝1.8。
按照上述方案制成的高分辨率镜头光学传递函数MTF值在120lp/mm时，中心达到0.5，边缘达到0.3。
本发明专利采用正、负、正、正四组透镜组结构，整个镜头系统结构紧凑，操作便捷，当配合匹配的摄像机时，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。
附图说明
附图1是镜头组件结构图。
附图2是本发明专利的光学结构图。
附图3是焦距在8.5mm时的光学系统示意图。
附图4是焦距在51mm时的光学系统示意图。
具体实施方式
根据附图2、3，本专利由四个透镜组组成，依次包括正光焦度第一透镜组G1、负光焦度第二透镜组G2、正光焦度第三透镜组G3和正光焦度第四透镜组G4。其中第一透镜组具有按物体一侧顺序排列的第一透镜为凸凹镜片L1，第二透镜为凸凹镜片L2和凸凹的第三透镜L3。其中，所述的第一透镜L1和第二透镜L2为胶合组件。第二透镜组具有按物体一侧顺序排列的第四透镜为凸凹镜片L4，第五透镜为双凹镜片L5，第六透镜为凸凹镜片L6。其中，所述的第五透镜L5和第六透镜L6为胶合组件。第三透镜组具有按物体一侧顺序排列的第七透镜为双凸镜片L7，第八透镜为双凸镜片L8，第九透镜为双凹镜片L9。第四透镜组具有按物体一侧顺序排列的第十透镜为双凸镜片L10，第十一透镜为凸凹镜片L11，第十二透镜为凸凹镜片L12。
根据附图1、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：
-38＜f1＜-46 1.6＜n1＜1.8 35＜R1＜53 10＜R2＜25
24＜f2＜31 1.6＜n2＜1.8 10＜R2＜25 220＜R3＜280
37＜f3＜44 1.5＜n3＜1.7 15＜R4＜28 80＜R5＜100
-18＜f4＜-27 1.7＜n4＜1.9 10＜R6＜18 5＜R7＜13
-5＜f5＜-12 1.6＜n5＜1.8 -17＜R8＜-8 6＜R9＜11
10＜f6＜18 1.7＜n6＜1.9 6＜R9＜11 30＜R10＜50
光阑
18＜f7＜25 1.6＜n7＜1.8 20＜R11＜35 -35＜R12＜-20
10＜f8＜15 1.6＜n8＜1.8 15＜R13＜30 -30＜R14＜-15
-12＜f9＜-20 1.7＜n9＜1.9 -22＜R15＜-10 40＜R16＜60
19＜f10＜27 1.7＜n10＜1.9 60＜R17＜80 -30＜R18＜-18
-14＜f11＜-22 1.7＜n11＜1.9 10＜R19＜20 5＜R20＜10
7＜f12＜15 1.5＜n12＜1.7 6＜R21＜12 20＜R22＜40
按上述方案制成的双波段共焦光学变焦镜头，能够实现8.5-51mm范围内的连续变焦，在可见光和红外光两个波段中，各焦距点都能清晰成像，实现日夜两用。同时该变焦镜头中各镜片的基本参数合理，易于加工，适合大批量生产，具有广阔的市场前景。
Claims (2)
1.双波段共焦光学变焦镜头，其特征在于变焦镜头从物方到像方依次包括正光焦度的第一透镜组G1，负光焦度的第二透镜组G2，光阑，正光焦度的第三透镜组G3和正光焦度的第四透镜组G4，其中第一透镜组G1和第三透镜组G3位置固定，第二透镜组G2和第四透镜组G4可移动，改变第二透镜组G2与第一透镜组G1之间的距离实现焦距变化，改变第四透镜组G4的位置补偿变焦后像面的移动，从而使像面的位置保持不变；所述的变焦镜头的焦距f＝8.5-51mm，视场角2W＝38.9°-6.7°，相对孔径F＝1.8，后截距大于7.5mm；所述的正光焦度第一透镜组G1具有按物体一侧顺序排列的第一透镜为凸凹镜片L1，第二透镜为凸凹镜片L2和凸凹的第三透镜L3，第一透镜L1和第二透镜L2为胶合组件；所述的负光焦度第二透镜组G2具有按物体一侧顺序排列的第四透镜为凸凹镜片L4，第五透镜为双凹镜片L5，第六透镜为凸凹镜片L6，第五透镜L5和第六透镜L6为胶合组件；所述的正光焦度第三透镜组G3具有按物体一侧顺序排列的第七透镜为双凸镜片L7，第八透镜为双凸镜片L8，第九透镜为双凹镜片L9；所述的正光焦度第四透镜组G4具有按物体一侧顺序排列的第十透镜为双凸镜片L10，第十一透镜为凸凹镜片L11，第十二透镜为凸凹镜片L12；所述变焦镜头的十二个光学透镜的焦距和折射率及其二十四个面的曲率半径分别满足以下条件：
光阑
2.根据权利要求1所述的双波段共焦光学变焦镜头，其特征在于：所述变焦镜头能够在可见光与红外光两个波段成像共焦，并且两个波段的成像都得到优化。
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