CN102323660B - 用于智能建筑中的高分辨率多点变焦镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于智能建筑中的高分辨率多点变焦镜头，包括主镜筒，其特征在于：沿光线自左向右入射方向分别设置光焦度为负的前镜组A和光焦度为正的后镜组B，所述前镜组A和后镜组B之间的光栏C处设置自动光圈；所述前镜组A由负月牙型透镜A-1，双凹透镜A-2和正月型透镜A-3构成；所述后镜组B由正月牙型透镜B-1，正月牙型透镜B-2，双凸透镜B-3，双凹透镜B-4，负月牙型透镜B-5与双凸透镜B-6密接的胶合组，平凸透镜B-7构成。本发明具有变倍比大，它覆盖超广角镜头和标准镜头、分辨率高、宽光谱共焦等优点；适用于智能建筑中的电梯轿箱内、宾馆大厅、走廊、院落周界等场所的摄像监控。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于智能建筑中的高分辨率多点变焦镜头，涉及智能建筑中的视频摄像技术，尤其是涉及高分辨率、宽光谱共焦、多点变焦摄像镜头装置。
背景技术
随着智能建筑行业的发展,安全防范在智能建筑中的地位与作用与日俱增。尤其是在星级宾馆、高级写字楼、银行、乃至政府机关大楼彰显着重要作用。智能建筑行业中安全防范的摄像监控包括电梯轿箱、宾馆大厅、走廊、以及院落周界等场合，既需要超广角的摄像镜头，也需要标准的摄像镜头，而现有的摄像镜头系列中很难找到能一一满足上述要求的摄像镜头。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于智能建筑中的高分辨率多点变焦镜头，有利于满足当前智能建筑行业对于视频摄像技术的要求。
本发明的特征在于：一种用于智能建筑中的高分辨率多点变焦镜头，包括主镜筒，其特征在于：沿光线自左向右入射方向分别设置光焦度为负的前镜组A和光焦度为正的后镜组B，所述前镜组A和后镜组B之间的光栏C处设置自动光圈；所述前镜组A由负月牙型透镜A-1，双凹透镜A-2和正月型透镜A-3构成；所述后镜组B由正月牙型透镜B-1，正月牙型透镜B-2，双凸透镜B-3，双凹透镜B-4，负月牙型透镜B-5与双凸透镜B-6密接的胶合组，平凸透镜B-7构成；所述前镜组A与光栏C之间的间隔是 20.36～51.11 mm；所述后镜组B与光栏C之间的间隔是 0.2～13.64 mm；所述前镜组A中，负月牙型透镜A-1与双凹透镜A-2之间的间隔是 8.87 mm；双凹透镜A-2与正月型透镜A-3之间的间隔是 1.81 mm；所述后镜组B中，正月牙型透镜B-1与正月牙型透镜B-2之间的间隔是 0.1 mm；正月牙型透镜B-2与双凸透镜B-3之间的间隔是 0.1 mm；双凸透镜B-3与双凹透镜B-4之间的间隔是 0.08 mm；双凹透镜B-4和负月牙型透镜B-5与双凸透镜B-6的胶合组之间的间隔是 0.6 mm；负月牙型透镜B-5与双凸透镜B-6的胶合组和平凸透镜B-7之间的间隔是 0.76 mm。
本发明的优点：
1、本发明根据智能建筑行业中的各种摄像要求，合理地制定了镜头的性能指标，使镜头满足该行业的各项摄像要求。既能在电梯轿厢内对极近的目标进行摄像，也可以对院落周界等场合对远距离目标进行摄像。
2、发明者在光学设计时，合理分配前后两组的光焦度：
fA′=-14.4mm，fB′=15.5mm；使光学系统达到了高变倍比,且结构长度短，总长∑D≤90.5mm。
3、在两镜组元中，巧妙地选用高折射率、低色散或低折射率、高色散玻璃的玻璃组合，尤其是在后组的正光焦度镜片选用超低色散的FK61玻璃，有效地消除了各种像差和色像差，使镜头的分辨率高达200万像素。
4、在光学设计时，对485nm～850nm的宽光谱范围进行像差平衡和校正，使多点变焦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。
5、本发明的机械结构设计包括手动变焦机构和手动调焦机构，分别通过具有锁紧作用的前拨钉和后拨钉带动对应的调节环，运用调节环的卡槽结构及主镜筒的螺旋槽限位结构分别通过导钉带动镜座轴向移动，从而实现调焦功能。同时严格管控各配合尺寸，从而保证镜头的同心度、精度和轴向位置的准确, 又做到调焦移动的平滑不卡滞，手感舒适。
附图说明
图1为本发明实施例光路结构示意图。
图2为本发明实施例整体结构示意图。
具体实施方式
参考图1和图2，一种用于智能建筑中的高分辨率多点变焦镜头，包括主镜筒1，沿光线自左向右入射方向分别设置光焦度为负的前镜组A和光焦度为正的后镜组B，所述前镜组A和后镜组B之间的光栏C处设置自动光圈；所述前镜组A由负月牙型透镜A-1，双凹透镜A-2和正月型透镜A-3构成；所述后镜组B由正月牙型透镜B-1，正月牙型透镜B-2，双凸透镜B-3，双凹透镜B-4，负月牙型透镜B-5与双凸透镜B-6密接的胶合组，平凸透镜B-7构成。
上述前镜组A与光栏C之间的间隔是 20.36～51.11 mm；所述后镜组B与光栏C之间的间隔是 0.2～13.64 mm；所述前镜组A中，负月牙型透镜A-1与双凹透镜A-2之间的间隔是 8.87 mm；双凹透镜A-2与正月型透镜A-3之间的间隔是 1.81 mm；所述后镜组B中，正月牙型透镜B-1与正月牙型透镜B-2之间的间隔是 0.1 mm；正月牙型透镜B-2与双凸透镜B-3之间的间隔是 0.1 mm；双凸透镜B-3与双凹透镜B-4之间的间隔是 0.08 mm；双凹透镜B-4和负月牙型透镜B-5与双凸透镜B-6的胶合组之间的间隔是 0.6 mm；负月牙型透镜B-5与双凸透镜B-6的胶合组和平凸透镜B-7之间的间隔是 0.76 mm。
上述(双凸)透镜B-3选用FK61氟冕玻璃材料。
上述主镜筒1内周的前部设有用以安设前镜组A的前组镜座2，后部设有用以安设后镜组B的后组镜座3，所述前组镜座2的外周部与一导钉4的一端连接，所述导钉4的另一端贯穿主镜筒1的螺旋槽并安设在位于主镜筒1外周上的前组调节环5的卡槽内，所述后组镜座3的外周部与一导钉6的一端连接，所述导钉6的另一端贯穿主镜筒1的螺旋槽并安设在位于主镜筒1外周上的后组调节环7的卡槽内。
上述后组调节环7的外端部上连接有用以防止调节环轴向偏移的过渡套筒8，所述过渡套筒8的外端部上连接有镜头密封的连接座9。
上述前组镜座2的前端设有前压圈10，所述后组镜座3的后端设有后压圈11。
上述前组调节环5的外周上设有可用以锁紧的前拔钉12，所述后组调节环7的外周上设有可用以锁紧的后拔钉13。
上述双凹透镜A-2与正月型透镜A-3之间设有隔圈BC；所述后镜组B中，所述正月牙型透镜B-1与正月牙型透镜B-2之间设有隔圈DE，正月牙型透镜B-2与双凸透镜B-3之间设有隔圈EF，所述负月牙型透镜B-5与双凸透镜B-6的胶合组和平凸透镜B-7之间设有隔圈HJ。
本发明实现的性能指标：
1. 焦距：f′=3.5～18mm
2. 相对孔径D/f′=1/1.4
3. 视场角2ω≥104°～20°（与1/1.8″或1/2″CCD或CMOS摄像机适配）。
4. 分辨率：可与200万像素CCD或CMOS摄像机适配
5. 适用谱线范围：480nm～850nm
6. 光路总长∑D ≤90.5mm.
具体实施步骤：
1、光路设计方案
参考图1，本发明提供一种主要用于智能建筑中的高分辨率、日夜两用多点变焦镜头。其光路特点：沿光线自左向右入射方向分别设置光焦度为负的前镜组A和光焦度为正的后镜组B，在前镜组A和后镜组B之间的光栏C处设置自动光圈（俗称光驱），通过改变前镜组A与光栏C之间的间隔以实现镜头的变焦和调距，对应改变后镜组B与光栏C之间的间隔以补偿变焦及调距时的像面移动，使像面稳定。
所述前镜组A由负月牙型透镜A-1，双凹透镜A-2和正月型透镜A-3构成；所述后镜组B由正月牙型透镜B-1，正月牙型透镜B-2，双凸透镜B-3（这块透镜的材料是FK61），双凹透镜B-4，负月牙型透镜B-5和双凸透镜B-6密接的胶合组，平凸透镜B-7构成。
所述前镜组A与光栏C之间的间隔是 20.36～51.11 mm；
所述后镜组B与光栏C之间的间隔是 0.2～13.64 mm。
所述前镜组A中，负月牙型透镜A-1与双凹透镜A-2之间的间隔是 8.87 mm；
双凹透镜A-2与正月型透镜A-3之间的间隔是 1.81 mm。
所述后镜组B中，正月牙型透镜B-1与正月牙型透镜B-2之间的间隔是 0.1 mm；
正月牙型透镜B-2与双凸透镜B-3之间的间隔是 0.1 mm；
双凸透镜B-3与双凹透镜B-4之间的间隔是 0.08 mm；
双凹透镜B-4和负月牙型透镜B-5与双凸透镜B-6密接的胶合组之间的间隔是 0.6 mm；
负月牙型透镜B-5与双凸透镜B-6密接的胶合组和平凸透镜B-7之间的间隔是 0.76 mm。
2、机械结构的设计方案
见图2本发明机械结构设计包括：设计前组镜座和后组镜座，前组镜座装有前镜组透镜A-1、A-2、A-3，且透镜A-2、A-3之间设计隔圈BC，保证其透镜的通光和透镜之间的空气距离，A-1透镜设计前压圈，保证前组透镜的装配稳定性。
后组镜座装有后镜组透镜B-1、B-2、B-3、B-4、B-5、B-6、B-7，其中透镜B-5和B-6为胶合组，且B-1、B-2， B-2、B-3和 B-6、B-7之间设计隔圈DE、隔圈EF和隔圈HJ，保证其透镜的通光和透镜之间的空气距离，B-7透镜设计后压圈，保证后组透镜的装配稳定性。
为实现手动调焦，即前组透镜和后组透镜需要在轴向进行移动且移动量有严格的尺寸及位置要求，因此设计前组镜座和后组镜座外侧与之紧密配合的 导钉4和 导钉6，同时为了防止在转动或震动过程中产生镜组位置的偏移而导致镜头的脱焦，在铜质导钉外设计有尼龙套。
设计主镜筒时，要求能够保证前组镜座和后组镜座在主镜筒内进行轴向移动，且在主镜筒上有严格的尺寸及位置要求的螺旋槽。
设计前组调节环和后组调节环，当转动前组调节环时，通过调节环上的卡槽结构带动导钉在螺旋槽内移动，使得前组镜座通过导钉在主镜筒内做轴向滑移，以达到前组变焦和调距的目的。当转动后组调节环时，通过调节环上的卡槽结构带动导钉在螺旋槽内移动，使得后组镜座通过导钉在主镜筒内做轴向滑移，以达到后组补偿变焦及调距时的像面移动的目的。
为防止前、后两组调节环在转动时发生轴向偏移，设计过渡套筒，以达到限制轴向偏移的目的。
为防止已经确认的焦距在摄相机移动或者震动过程中脱焦，设计具有锁紧作用的后拨钉、前拨钉，进行锁紧结构。
本发明为了保证良好的成像质量，结构设计时巧妙地拦截了有害光线，并且有效地消除了杂散光 ，且通过尼龙套导钉加螺旋传动机构保证了客户在使用镜头的过程中，不会出现脱焦现象。
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 (7)
1. 一种用于智能建筑中的高分辨率多点变焦镜头，包括主镜筒，其特征在于：沿光线自左向右入射方向分别设置光焦度为负的前镜组A和光焦度为正的后镜组B，所述前镜组A和后镜组B之间的光栏C处设置自动光圈；所述前镜组A由负月牙型透镜A-1，双凹透镜A-2和正月型透镜A-3构成；所述后镜组B由正月牙型透镜B-1，正月牙型透镜B-2，双凸透镜B-3，双凹透镜B-4，负月牙型透镜B-5与双凸透镜B-6密接的胶合组，平凸透镜B-7构成；所述前镜组A与光栏C之间的间隔是 20.36～51.11 mm；所述后镜组B与光栏C之间的间隔是 0.2～13.64 mm；所述前镜组A中，负月牙型透镜A-1与双凹透镜A-2之间的间隔是 8.87 mm；双凹透镜A-2与正月型透镜A-3之间的间隔是 1.81 mm；所述后镜组B中，正月牙型透镜B-1与正月牙型透镜B-2之间的间隔是 0.1 mm；正月牙型透镜B-2与双凸透镜B-3之间的间隔是 0.1 mm；双凸透镜B-3与双凹透镜B-4之间的间隔是 0.08 mm；双凹透镜B-4和负月牙型透镜B-5与双凸透镜B-6的胶合组之间的间隔是 0.6 mm；负月牙型透镜B-5与双凸透镜B-6的胶合组和平凸透镜B-7之间的间隔是 0.76 mm。
2.根据权利要求1所述的用于智能建筑中的高分辨率多点变焦镜头，其特征在于：所述双凸透镜B-3选用FK61氟冕玻璃材料。
3.根据权利要求1所述的用于智能建筑中的高分辨率多点变焦镜头，其特征在于：所述主镜筒内周的前部设有用以安设前镜组A的前组镜座，后部设有用以安设后镜组B的后组镜座，所述前组镜座的外周部与一导钉的一端连接，所述导钉的另一端贯穿主镜筒的螺旋槽并安设在位于主镜筒外周上的前组调节环的卡槽内，所述后组镜座的外周部与一导钉的一端连接，所述导钉的另一端贯穿主镜筒的螺旋槽并安设在位于主镜筒外周上的后组调节环的卡槽内。
4.根据权利要求3所述的用于智能建筑中的高分辨率多点变焦镜头，其特征在于：所述后组调节环的外端部上连接有用以防止调节环轴向偏移的过渡套筒，所述过渡套筒的外端部上连接有镜头密封的连接座。
5.根据权利要求3所述的用于智能建筑中的高分辨率多点变焦镜头，其特征在于：所述前组镜座的前端设有前压圈，所述后组镜座的后端设有后压圈。
6.根据权利要求3所述的用于智能建筑中的高分辨率多点变焦镜头，其特征在于：所述前组调节环的外周上设有可用以锁紧的前拔钉，所述后组调节环的外周上设有可用以锁紧的后拔钉。
7.根据权利要求3所述的用于智能建筑中的高分辨率多点变焦镜头，其特征在于：所述双凹透镜A-2与正月型透镜A-3之间设有隔圈BC；所述后镜组B中，所述正月牙型透镜B-1与正月牙型透镜B-2之间设有隔圈DE，正月牙型透镜B-2与双凸透镜B-3之间设有隔圈EF，所述负月牙型透镜B-5与双凸透镜B-6的胶合组和平凸透镜B-7之间设有隔圈HJ。
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