CN102890337B - 高变倍比、高分辨率、强透雾功能的变焦距摄像镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高变倍比、高分辨率、强透雾功能的变焦距摄像镜头，包括变焦机构，所述镜头的光学系统中沿光线自左向右入射方向分别设有光焦度为正的前固定组、光焦度为负的变倍组、光焦度为负的补偿组、可变光栏组件、光焦度为正的后固定组以及滤色片切换机构。本发明有效地提高了镜头的分辨率，增强了摄像系统在雨、雪、薄雾等阴霾气候条件下对远距离目标的探测能力，并具有结构紧凑、重量轻的特点。
Description
技术领域
本发明涉及视频技术的光学摄像装置，特别是一种高变倍比、高分辨率、强透雾功能的变焦距摄像镜头。
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组、变倍组、补偿组和后固定组四个组元构成。但是，它们普遍存在着分辨率不高、不能与高清晰的摄像机适配，系统探测距离受制于雨、雪、薄雾等气候条件的缺点，且当外形体积受限时，变倍倍数难以做大。
随着百万级像素高分辨率CCD、CMOS图像传感器的不断出现，光电视频监控已步入网络化时代；视频摄像系统的性能已由以往对外界景物纯粹的“观看”到现今的“识别和认知”；从以往只能对良好光照条件下的监控到雨、雪、薄雾等恶劣条件下的不间断连续监控；且目前整机系统朝紧凑型方向发展，也要求镜头体积在满足使用要求的情况下尽可能小。
解决上述问题是本发明的研究目的。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高变倍比、高分辨率、强透雾功能的变焦距摄像镜头；该镜头克服了数十年来变焦距镜头分辨率无法与高清摄像机适配，在雨、雪、薄雾等阴霾天气探测能力下降，图像对比度、清晰度严重下降，影响系统的探测能力，且当变倍比较大时系统难以实现外形结构紧凑化等缺陷。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种高变倍比、高分辨率、强透雾功能的变焦距摄像镜头，包括变焦机构，所述镜头的光学系统中沿光线自左向右入射方向分别设有光焦度为正的前固定组A、光焦度为负的变倍组B、光焦度为负的补偿组C、可变光栏组件D、光焦度为正的后固定组E以及滤色片切换机构F；所述前固定组A依次设有由负月牙透镜A-1和双凸透镜A-2密接的第一胶合组、平凸透镜A-3以及正月牙透镜A-4；所述变倍组B依次设有双凹透镜B-1、由正月牙透镜B-2和双凹透镜B-3密接的第二胶合组；所述补偿组C依次设有双凸透镜C-1、由负月牙透镜C-2和双凸透镜C-3密接的第三胶合组；所述后固定组E的前部依次设有由正月牙透镜E-1和双凹透镜E-2密接的第四胶合组、正月牙透镜E-3，后部设有由负月牙透镜E-4和双凸透镜E-5密接的第五胶合组。
优选的，所述前固定组A和变倍组B之间的空气间隔是4.50mm~174.45mm，所述变倍组B和补偿组C之间的空气间隔是4.50mm~228.69mm，所述补偿组C和后固定组E之间的空气间隔是6.80mm~61.04mm。
优选的，所述前固定组A中的第一胶合组和平凸透镜A-3之间的空气间隔是0.15mm，所述平凸透镜A-3和正月牙透镜A-4之间的空气间隔是0.15mm；所述变倍组B中的双凹透镜B-1和第二胶合组之间的空气间隔是2.29mm；所述补偿组C中的双凸透镜C-1和第三胶合组之间的空气间隔是0.15mm；所述后固定组E中的第四胶合组和正月牙透镜E-3之间的空气间隔为0.15mm，所述正月牙透镜E-3和第五胶合组之间的空气间隔为23.50mm。
与现有技术相比较，本发明具有以下优点：提高了轴上光线高度最高的前固定组的光焦度承担能力，采用正组补偿并使用多片H-FK61（超低色散）光学材料，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；提高了摄像系统在雨、雪、薄雾等阴霾气候条件下对远距离目标的探测能力，并具有结构紧凑、重量轻的特点。
附图说明
图1为本发明实施例光路的结构示意图。
图2为本发明实施例滤色片切换机构的结构示意图。
图中：A-前固定组，B-变倍组，C-补偿组，D-可变光栏组件，E-后固定组，F-滤色片切换机构，A-1、C-2、E-4-负月牙透镜，A-2、C-1、C-3、E-5-双凸透镜，A-3-平凸透镜，A-4、B-2、E-1、E-3-正月牙透镜，B-1、B-3、E-2-双凹透镜，1-滤色片电机，2-滤色片电机主动轮，3-滤色片压圈，4-滤色片，5-滤色片转盘，6-滤色片转盘压圈，7-滤色片转盘轴，8-后组连接座。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。
参考图1，一种高变倍比、高分辨率、强透雾功能的变焦距摄像镜头，包括变焦机构，所述镜头的光学系统中沿光线自左向右入射方向分别设有光焦度为正的前固定组A、光焦度为负的变倍组B、光焦度为负的补偿组C、可变光栏组件D、光焦度为正的后固定组E以及滤色片切换机构F；所述前固定组A依次设有由负月牙透镜A-1和双凸透镜A-2密接的第一胶合组、平凸透镜A-3以及正月牙透镜A-4；所述变倍组B依次设有双凹透镜B-1、由正月牙透镜B-2和双凹透镜B-3密接的第二胶合组；所述补偿组C依次设有双凸透镜C-1、由负月牙透镜C-2和双凸透镜C-3密接的第三胶合组；所述后固定组E的前部依次设有由正月牙透镜E-1和双凹透镜E-2密接的第四胶合组、正月牙透镜E-3，后部设有由负月牙透镜E-4和双凸透镜E-5密接的第五胶合组。
在本实施例中，所述前固定组A和变倍组B之间的空气间隔是4.50mm~174.45mm，所述变倍组B和补偿组C之间的空气间隔是4.50mm~228.69mm，所述补偿组C和后固定组E之间的空气间隔是6.80mm~61.04mm。所述前固定组A中的第一胶合组和平凸透镜A-3之间的空气间隔是0.15mm，所述平凸透镜A-3和正月牙透镜A-4之间的空气间隔是0.15mm；所述变倍组B中的双凹透镜B-1和第二胶合组之间的空气间隔是2.29mm；所述补偿组C中的双凸透镜C-1和第三胶合组之间的空气间隔是0.15mm；所述后固定组E中的第四胶合组和正月牙透镜E-3之间的空气间隔为0.15mm，所述正月牙透镜E-3和第五胶合组之间的空气间隔为23.50mm。
在光学设计时，所述前固定组A中的双凸透镜A-2和正月牙透镜A-4均由超低色散的H-FK61光学材料制作而成，这样提高了光线高度最高的前固定组的光焦度承担能力；所述前固定组A选用正组机械补偿结构，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，可与高清摄像机适配。
该高变倍比、高分辨率、强透雾功能的变焦距摄像镜头达到了以下技术指标：（1）焦距：f′min=12.50mm，f′max=750mm（变倍比60倍）；（2）相对孔径：D/f′=1/3.5~1/8；（3）视场角：2ω=36°~0.6°；（4）光学结构长度∑L≤375.00mm；（5）变倍行程≤169.95mm；（6）镜头分辨率：与超百万像素CCD摄像机或CMOS摄像机适配；（7）透雾滤色片的透过光谱：750~950nm。
参考图2，所述滤色片切换机构F包括滤色片电机1、滤色片转盘轴7、绕滤色片转盘轴7平稳旋转的滤色片转盘5以及经滤色片压圈3紧固在滤色片转盘5内的滤色片4，所述滤色片4包括镀有可见光宽带增透膜的K9光学玻璃滤色片和HWB1红外滤色片，所述HWB1红外滤色片的使用波长为800nm~1000nm，所述滤色片转盘5通过滤色片转盘轴7和滤色片转盘压圈6紧固在后组连接座8上；通过给滤色片电机1加电，所述滤色片电机1的电机轴带动滤色片电机主动轮2转动，所述滤色片电机主动轮2经由与滤色片转盘5相互啮合的齿轮带动滤色片转盘5转动，从而实现不同滤色片4的切换功能。
考虑到雨、雪、薄雾等阴霾气候条件下，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λ在800nm以上的谱线）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~1000nm波段范围有高于80%的透过率。
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 (4)
1.一种高变倍比、高分辨率、强透雾功能的变焦距摄像镜头，包括变焦机构，其特征在于：所述镜头的光学系统中沿光线自左向右入射方向分别设有光焦度为正的前固定组A、光焦度为负的变倍组B、光焦度为负的补偿组C、可变光栏组件D、光焦度为正的后固定组E以及滤色片切换机构F；所述前固定组A依次设有由负月牙透镜A-1和双凸透镜A-2密接的第一胶合组、平凸透镜A-3以及正月牙透镜A-4；所述变倍组B依次设有双凹透镜B-1、由正月牙透镜B-2和双凹透镜B-3密接的第二胶合组；所述补偿组C依次设有双凸透镜C-1、由负月牙透镜C-2和双凸透镜C-3密接的第三胶合组；所述后固定组E的前部依次设有由正月牙透镜E-1和双凹透镜E-2密接的第四胶合组、正月牙透镜E-3，后部设有由负月牙透镜E-4和双凸透镜E-5密接的第五胶合组；所述前固定组A和变倍组B之间的空气间隔是4.50mm~174.45mm，所述变倍组B和补偿组C之间的空气间隔是4.50mm~228.69mm，所述补偿组C和后固定组E之间的空气间隔是6.80mm~61.04mm；所述前固定组A中的第一胶合组和平凸透镜A-3之间的空气间隔是0.15mm，所述平凸透镜A-3和正月牙透镜A-4之间的空气间隔是0.15mm；所述变倍组B中的双凹透镜B-1和第二胶合组之间的空气间隔是2.29mm；所述补偿组C中的双凸透镜C-1和第三胶合组之间的空气间隔是0.15mm；所述后固定组E中的第四胶合组和正月牙透镜E-3之间的空气间隔为0.15mm，所述正月牙透镜E-3和第五胶合组之间的空气间隔为23.50mm。
2.根据权利要求1所述的高变倍比、高分辨率、强透雾功能的变焦距摄像镜头，其特征在于：所述前固定组A中的双凸透镜A-2和正月牙透镜A-4均由超低色散的H-FK61光学材料制作而成。
3.根据权利要求1所述的高变倍比、高分辨率、强透雾功能的变焦距摄像镜头，其特征在于：所述滤色片切换机构F包括滤色片电机、滤色片转盘轴、绕滤色片转盘轴平稳旋转的滤色片转盘以及经滤色片压圈紧固在滤色片转盘内的滤色片，所述滤色片转盘通过滤色片转盘轴和滤色片转盘压圈紧固在后组连接座上，所述滤色片电机的电机轴带动滤色片电机主动轮转动，所述滤色片电机主动轮经由与滤色片转盘相互啮合的齿轮带动滤色片转盘转动。
4.根据权利要求3所述的高变倍比、高分辨率、强透雾功能的变焦距摄像镜头，其特征在于：所述滤色片包括镀有可见光宽带增透膜的K9光学玻璃滤色片和HWB1红外滤色片，所述HWB1红外滤色片的使用波长为800nm~1000nm。
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