CN103389565A - 低畸变高分辨率红外微型镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低畸变高分辨率红外微型镜头，所述镜头的光学系统中沿光线自左向右入射方向依次设有光焦度为负的前组A、可变光阑C以及光焦度为正的后组B，所述前组A依次设有正月牙透镜A-1、负月牙透镜A-2、负月牙透镜A-3以及由双凸透镜A-4和双凹透镜A-5密接的第一胶合组，所述后组B依次设有双凸透镜B-1、由双凸透镜B-2和双凹透镜B-3密接的第二胶合组以及双凸透镜B-4。该镜头结构紧凑、体积小且重量轻，具有低畸变、大相对孔径、高分辨率、宽光谱共焦等优点，不仅能在白昼的光照环境下清晰成像，在夜间极低照度环境下通过红外补光也能清晰成像，能适应800万像素高清晰度视频摄像的要求。

Description

低畸变高分辨率红外微型镜头
技术领域
本发明涉及一种微型视频摄像系统的摄像镜头装置，特别是一种低畸变高分辨率红外微型镜头。
背景技术
小型电视监控摄像机的出现和应用已有20~30年的历史了，有多种多样规格型号的微型摄像镜头与其配套。它们的性能指标良莠不齐，大多数属于低档产品，性能指标低，只适配于20~30万像素的普通摄像机；适应的光谱范围窄，只能在480nm~700nm的白昼光线条件下使用；图像畸变量大，图像畸变与现实景象画面差变大，真实性差。
科学技术的迅猛发展、人们安全意识的逐渐提高，推动着安防市场的不断进步。现今随着先进的视频压缩编码技术不断成熟，基于IP的网络传输的飞速发展以及数码变焦技术的应用，市场上已推出了一系列三百万、五百万像素的高清摄像机。
发明内容
为了适应微型摄像的高清晰度的发展，提升微型视频摄像系统的图像画质，提高画面的真实性，扩大微型摄像机系统的应用范围，克服微型摄像镜头现有技术性能指标低这一缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种低畸变高分辨率红外微型镜头。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种低畸变高分辨率红外微型镜头，所述镜头的光学系统中沿光线自左向右入射方向依次设有光焦度为负的前组A、可变光阑C以及光焦度为正的后组B，所述前组A依次设有正月牙透镜A-1、负月牙透镜A-2、负月牙透镜A-3以及由双凸透镜A-4和双凹透镜A-5密接的第一胶合组，所述后组B依次设有双凸透镜B-1、由双凸透镜B-2和双凹透镜B-3密接的第二胶合组以及双凸透镜B-4。
在进一步的技术方案中，所述前组A和后组B之间的空气间隔是1.09mm。
在进一步的技术方案中，所述前组A中的正月牙透镜A-1和负月牙透镜A-2之间的空气间隔是0.105mm，所述负月牙透镜A-2和负月牙透镜A-3之间的空气间隔是0.95mm，所述负月牙透镜A-3和第一胶合组之间的空气间隔是0.38mm。
在进一步的技术方案中，所述后组B中的双凸透镜B-1和第二胶合组之间的空气间隔是0.1mm，所述第二胶合组和双凸透镜B-4之间的空气间隔是0.3mm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）在光学设计时，对480nm~850nm的宽光谱范围进行像差校正和平衡，使镜头在宽光谱范围都具有优良的像质，实现了宽光谱共焦。这样镜头不仅能在白昼的光照环境下清晰成像，在夜间极低照度环境下，通过红外补光，也能清晰成像；（2）选用高折射、低色散的光学玻璃材料，通过计算机光学辅助设计和优化完善地校正了光学镜头的各种像差，使镜头的分辨率高、低畸变，能适应800万像素高清晰度视频摄像的要求；（3）在结构设计时，既保证镜头的同心度、精度和轴向位置的准确，又使结构设计紧凑小巧（整体尺寸Ф15mm×17.42mm），能适用于结构更加紧凑的场合，比如小型的球机等等，其适用面更广。其中所有结构零件采用数控精密加工工艺，满足光学设计对空气距离的严格要求，使镜头的结构紧凑，体积小，重量轻。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明实施例的光学系统示意图。
图2为本发明实施例的光学镜头结构示意图。
图中：1-主镜筒，2-压圈，3-AB隔圈，4-EF隔圈，5-FG隔圈；A-前组，A-1-正月牙透镜，A-2-负月牙透镜，A-3-负月牙透镜，A-4-双凸透镜，A-5-双凹透镜，B-后组，B-1-双凸透镜，B-2-双凸透镜，B-3-双凹透镜，B-4-双凸透镜，C-可变光阑，O-像面。
具体实施方式
如图1所示，一种低畸变高分辨率红外微型镜头，所述镜头的光学系统中沿光线自左向右入射方向依次设有光焦度为负的前组A、可变光阑C以及光焦度为正的后组B，所述前组A依次设有正月牙透镜A-1、负月牙透镜A-2、负月牙透镜A-3以及由双凸透镜A-4和双凹透镜A-5密接的第一胶合组，所述后组B依次设有双凸透镜B-1、由双凸透镜B-2和双凹透镜B-3密接的第二胶合组以及双凸透镜B-4。
在本实施例中，所述前组A和后组B之间的空气间隔是1.09mm；所述前组A中的正月牙透镜A-1和负月牙透镜A-2之间的空气间隔是0.105mm，所述负月牙透镜A-2和负月牙透镜A-3之间的空气间隔是0.95mm，所述负月牙透镜A-3和第一胶合组之间的空气间隔是0.38mm；所述后组B中的双凸透镜B-1和第二胶合组之间的空气间隔是0.1mm，所述第二胶合组和双凸透镜B-4之间的空气间隔是0.3mm。为了提高光学性能，该镜头的所有镜片均采用高折射、低色散的光学材料，例如H-FK61光学材料等。
在本实施例中，由上述镜片组构成的光学系统达到了如下的光学指标：（1）焦距：f′=6.5mm；（2）相对孔径F=2.0；（3）视场角：2w=53.5°(像方视场2η′≥Ф6mm)；（4）畸变：＜-3%；（5）分辨率：可与800万像素高分辨率CCD或CMOS摄像机适配适配；（6）光路总长∑≤23.72mm，光学后截距l’≥6.36mm；（7）适用谱线范围：480nm~850nm。
如图2所示，该镜头的前组A、可变光阑C以及后组B依次安装在主镜筒1内，所述正月牙透镜A-1由压圈2压住，限制产品内部元件自由度，保证了镜片装配的固定性和稳定性；所述正月牙透镜A-1和负月牙透镜A-2之间设置有AB隔圈3，保证了二者之间的空气间隔及其光轴装配；所述双凹透镜A-5和双凸透镜B-1之间设置有EF隔圈4，保证了二者之间的空气间隔及其光轴装配；所述双凸透镜B-1和双凸透镜B-2之间设置有FG隔圈5，保证了二者之间的空气间隔及其光轴装配。
在本实施例中，所述主镜筒1保证镜片空气间隔的隔圈与镜片接触的平面要有精确的垂直度，进而保证镜片装配的准确性；对内孔内径尺寸进行严格的尺寸控制，使其与镜片配合紧密达到镜片安装要求的同轴度和镜片光轴的一致性，且在主镜筒1上有严格的尺寸及位置要求，外径采用M12接口，满足客户使用摄像机的接口要求。该镜头结构轻巧，满足总体体积小的原则，且为了配合紧凑，可采用数控加工工艺，保证其精度的准确性。
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)

1.一种低畸变高分辨率红外微型镜头，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依次设有光焦度为负的前组A、可变光阑C以及光焦度为正的后组B，所述前组A依次设有正月牙透镜A-1、负月牙透镜A-2、负月牙透镜A-3以及由双凸透镜A-4和双凹透镜A-5密接的第一胶合组，所述后组B依次设有双凸透镜B-1、由双凸透镜B-2和双凹透镜B-3密接的第二胶合组以及双凸透镜B-4。
2.根据权利要求1所述的低畸变高分辨率红外微型镜头，其特征在于：所述前组A和后组B之间的空气间隔是1.09mm。
3.根据权利要求1或2所述的低畸变高分辨率红外微型镜头，其特征在于：所述前组A中的正月牙透镜A-1和负月牙透镜A-2之间的空气间隔是0.105mm，所述负月牙透镜A-2和负月牙透镜A-3之间的空气间隔是0.95mm，所述负月牙透镜A-3和第一胶合组之间的空气间隔是0.38mm。
4.根据权利要求1或2所述的低畸变高分辨率红外微型镜头，其特征在于：所述后组B中的双凸透镜B-1和第二胶合组之间的空气间隔是0.1mm，所述第二胶合组和双凸透镜B-4之间的空气间隔是0.3mm。
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