CN103116213B - 三百万像素日夜共焦板机镜头 - Google Patents

三百万像素日夜共焦板机镜头 Download PDF

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张世忠
刘任重
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陈开阮
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本发明涉及一种三百万像素日夜共焦板机镜头，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组A和光焦度为正的后组B；所述前组A由负月牙型透镜A-1、双凹透镜A-2和双凸透镜A-3密接的胶合组构成，所述后组B由双凸透镜B-1、负月牙型透镜B-2、负月牙型透镜B-3和双凸透镜B-4密接的胶合组、负月牙型透镜B-5、双凸透镜B-6和负月牙型透镜B-7密接的胶合组构成。本发明可适应发展的趋势，为视频摄像系统提供一种光学指标高，光学靶面大，分辨率等于三百万像素的高清镜头，可以与16：9制式1／3″高清晰度的摄像机配套使用。使摄像系统能够实现对景物在高光动态变化范围环境的高清晰度摄像的要求。

Description

三百万像素日夜共焦板机镜头
技术领域：
本发明涉及一种三百万像素日夜共焦板机镜头。
背景技术：
早期的定焦镜头结构简单、性能指标低，在图像的清晰度上只能与20～30万像素的标清CCD或CMOS摄像机适配，拍摄效果一般，图片价值不大，只能适应监控领域“看”之需要。这样的分辨率已经远远满足不了现在高清摄像机的要求。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种三百万像素日夜共焦板机镜头，该三百万像素日夜共焦板机镜头图像画质好，具有更高的清晰度。
本发明的技术方案：
本发明三百万像素日夜共焦板机镜头，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组A和光焦度为正的后组B；所述前组A由负月牙型透镜A-1、双凹透镜A-2和双凸透镜A-3密接的胶合组构成，所述后组B由双凸透镜B-1、负月牙型透镜B-2、负月牙型透镜B-3和双凸透镜B-4密接的胶合组、负月牙型透镜B-5、双凸透镜B-6和负月牙型透镜B-7密接的胶合组构成。
上述在前组A和后组B之间设置可变光栏C。
上述前组A与后组B之间的空气间隔是15.236mm，所述前组中负月牙型透镜A-1与胶合透镜组之间的空气间隔是3.867mm，所述前组中胶合透镜组与光栏C之间的空气间隔是3.867mm，所述后组B中光栏C和双凸透镜B-1之间的空气间隔是4.279mm，双凸透镜B-1与负月牙型透镜B-2之间的空气间隔是1.517mm，负月牙型透镜B-2与胶合透镜组之间的空气间隔是1.100mm，胶合透镜组与负月牙型透镜B-5之间的空气间隔是1.100mm，负月牙型透镜B-5与胶合透镜组之间的空气间隔是2.370mm。
上述前组A和后组B均设置在主镜筒内。
上述负月牙型透镜B-2与负月牙型透镜B-3间设置了隔圈2；双凸透镜B-4与负月牙型透镜B-5之间设置了隔圈3。
上述隔圈3和隔圈2为台阶式隔圈。
上述在负月牙型透镜A-1左侧设有压圈4。
上述镜片组构成的镜头达到如下参数：焦距：f′=2.8-10.5mm，相对孔径D/F=1/1.4，视场角2ω：119°～31.9°，有效成像面n′≥φ6.1mm，适用光谱范围：480nm～850nm，分辨率与300万像素的高清晰度摄像机适配，光路总长∑L≤51mm。
本发明的优点：
1.本反远距型的光学结构中合理分配了前组A和后组B的光焦度。在后组B中，在三片式柯克型结构的原型上，把第三片镜片改为双胶合透镜组，使镜头达到大相对孔径、广角、结构长度短的性能指标。
2.通过合理选配前、后两组十片七组的光学玻璃材料，尽量选用高折射率、低色散的光学玻璃材料。通过计算机辅助光学设计和优化，完善地校正了光学镜头的各种象差，使镜头的分辨率高，能适应300万像素高清晰度视频摄像的要求。
3.在光学设计时对480nm～850nm的宽光谱范围进行象差校正和平衡，使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，实现了24小时连续监控，且在日夜切换时不偏焦，无需现场调焦。
附图说明：
图1是现有普通像素镜头的光路图；
图2是本发明镜头的光路图；
图3是镜头的构造示意图。
具体实施方式：
本发明三百万像素日夜共焦板机镜头，沿光线自左向右入射方向分别设置光焦度为负的前组A和光焦度为正的后组B；所述前组A由负月牙型透镜A-1、双凹透镜A-2和双凸透镜A-3密接的胶合组构成，所述后组B由双凸透镜B-1、负月牙型透镜B-2、负月牙型透镜B-3和双凸透镜B-4密接的胶合组、负月牙型透镜B-5、双凸透镜B-6和负月牙型透镜B-7密接的胶合组构成。
上述在前组A和后组B之间设置可变光栏C。
为了保证镜头的清晰度，上述前组A与后组B之间的空气间隔是15.236mm，所述前组中负月牙型透镜A-1与胶合透镜组之间的空气间隔是3.867mm，所述前组中胶合透镜组与光栏C之间的空气间隔是3.867mm，所述后组B中光栏C和双凸透镜B-1之间的空气间隔是4.279mm，双凸透镜B-1与负月牙型透镜B-2之间的空气间隔是1.517mm，负月牙型透镜B-2与胶合透镜组之间的空气间隔是1.100mm，胶合透镜组与负月牙型透镜B-5之间的空气间隔是1.100mm，负月牙型透镜B-5与胶合透镜组之间的空气间隔是2.370mm。
由于这款镜头的分辨率很高，且边缘视场与中心市场的分辨率不允许有很大的区别，所以在结构设计中要确保系统各组元的同心度及调焦等动作的精确、平稳和手感好。
上述前组A和后组B均设置在主镜筒1内，由于主镜筒1是在同一机台上生产的，确保了整个光路的同轴度；使光学镜头的轴外像差达到设计要求。
为了固定镜片及保证各镜片之间的空气间隔，上述负月牙型透镜B-2与负月牙型透镜B-3间设置了隔圈2，主要保证B-2片和B-3、B-4胶合片之间的空气间隔；双凸透镜B-4与负月牙型透镜B-5之间设置了隔圈3，保证了B-3、B-4胶合片和B-5片之间的空气间隔。
上述隔圈2和隔圈3为台阶式隔圈，隔圈做成台阶式的既节省了材料又能更好的起到拦截杂散光的作用。
上述在负月牙型透镜A-1左侧设有压圈4，该压圈4将整组镜片固定住，防止镜片松动或者掉出来，同时做成台阶式的可吸收边缘杂散光。
本发明镜头的光路对杂散光的影响比较敏感，针对这个问题分别对固定隔圈2、3的内壁5做了消光纹处理，增大了接收杂散光的面积从而来减少杂散光的影响。
上述镜片组构成的镜头达到如下参数：焦距：f′=2.8-10.5mm，相对孔径D/F=1/1.4，视场角2ω：119°～31.9°，有效成像面n′≥φ6.1mm，适用光谱范围：480nm～850nm，分辨率与300万像素的高清晰度摄像机适配，光路总长∑L≤51mm。
本发明的优点：
1.本反远距型的光学结构中合理分配了前组A和后组B的光焦度。在后组B中，在三片式柯克型结构的原型上，把第三片镜片改为双胶合透镜组，使镜头达到大相对孔径、广角、结构长度短的性能指标。
2.通过合理选配前、后两组十片七组的光学玻璃材料，尽量选用高折射率、低色散的光学玻璃材料。通过计算机辅助光学设计和优化，完善地校正了光学镜头的各种象差，使镜头的分辨率高，能适应300万像素高清晰度视频摄像的要求。
3.在光学设计时对480nm～850nm的宽光谱范围进行象差校正和平衡，使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，实现了24小时连续监控，且在日夜切换时不偏焦，无需现场调焦。
本发明可适应发展的趋势，为视频摄像系统提供一种光学指标高，光学靶面大，分辨率等于三百万像素的高清镜头，可以与16：9制式1／3″高清晰度的摄像机配套使用。使摄像系统能够实现对景物在高光动态变化范围环境的高清晰度摄像的要求。

Claims (6)

1.一种三百万像素日夜共焦板机镜头，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组A和光焦度为正的后组B；所述前组A由负月牙型透镜A-1、双凹透镜A-2和双凸透镜A-3密接的胶合组构成，所述后组B由双凸透镜B-1、负月牙型透镜B-2、负月牙型透镜B-3和双凸透镜B-4密接的胶合组、负月牙型透镜B-5、双凸透镜B-6和负月牙型透镜B-7密接的胶合组构成；在前组A和后组B之间设置可变光栏C；所述前组A与后组B之间的空气间隔是15.236mm，所述前组中负月牙型透镜A-1与胶合透镜组之间的空气间隔是3.867mm，所述前组中胶合透镜组与光栏C之间的空气间隔是3.867mm，所述后组B中光栏C和双凸透镜B-1之间的空气间隔是4.279mm，双凸透镜B-1与负月牙型透镜B-2之间的空气间隔是1.517mm，负月牙型透镜B-2与胶合透镜组之间的空气间隔是1.100mm，胶合透镜组与负月牙型透镜B-5之间的空气间隔是1.100mm，负月牙型透镜B-5与胶合透镜组之间的空气间隔是2.370mm。
2.根据权利要求1所述的三百万像素日夜共焦板机镜头，其特征在于：所述前组A和后组B均设置在主镜筒内。
3.根据权利要求2所述的三百万像素日夜共焦板机镜头，其特征在于：所述负月牙型透镜B-2与负月牙型透镜B-3间设置了隔圈2；双凸透镜B-4与负月牙型透镜B-5之间设置了隔圈3。
4.根据权利要求3所述的三百万像素日夜共焦板机镜头，其特征在于：所述隔圈3和隔圈2为台阶式隔圈。
5.根据权利要求4所述的三百万像素日夜共焦板机镜头，其特征在于：在负月牙型透镜A-1左侧设有压圈4。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的三百万像素日夜共焦板机镜头，其特征在于：镜片组构成的镜头达到如下参数：焦距：f′=2.8-10.5mm，相对孔径D/F=1/1.4，视场角2ω：119°～31.9°，有效成像面n′≥φ6.1mm，适用光谱范围：480nm～850nm，分辨率与300万像素的高清晰度摄像机适配，光路总长∑L≤51mm。
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