CN103809268B - 高通光量自动光圈定焦镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高通光量自动光圈定焦镜头，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前组A、光栏C以及后组B，所述前组A依次设有正月牙透镜A-1、正月牙透镜A-2以及负月牙透镜A-3，所述后组B依次设有由双凹透镜B-1和双凸透镜B-2密接的第一胶合组、负月牙透镜B-3、双凸透镜B-4、由正月牙透镜B-5和负月牙透镜B-6密接的第二胶合组以及正月牙透镜B-7。该镜头具有高分辨率、大靶面、大相对孔径、低畸变等特点，分辨率高达300万像素，可以与高清晰度的CCD或CMOS摄像机适配，实现高清晰度视频摄像。
Description
技术领域
本发明涉及一种视频摄像镜头装置，特别是一种高通光量自动光圈定焦镜头，属于光电技术领域。
背景技术
科学技术的迅猛发展、人们安全意识的提高，推动着安防市场的不断进步。现今随着MPEG-4、H.264等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两三百万以上的高清摄像机。在网络传输和数码变焦的过程中，视频的清晰度（既分辨率）会有一定程度的下降。但与此同时人们对图像解析度的要求却越来越高，因此就对最前端的镜头的分辨率要更高的要求。
现有的35mm定焦镜头光路其性能指标比较低，只达到百万像素的分辨率，能与百万像素的CCD或CMOS摄像机适配。但这样的分辨率已经远远满足不了现在高清摄像机的要求了。而且随着百万级像素高分辨率CCD、CMOS图像传感器的不断完善，光电视频监控网络化已越来越普遍；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”。
发明内容
为了适应上述的发展趋势，本发明的目的在于为视频摄像系统提供一种光学指标高、光学靶面大、分辨率高于三百万像素的高通光量自动光圈定焦镜头，可以与16：9制式1英寸靶面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。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种高通光量自动光圈定焦镜头，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前组A、光栏C以及后组B，所述前组A依次设有正月牙透镜A-1、正月牙透镜A-2以及负月牙透镜A-3，所述后组B依次设有由双凹透镜B-1和双凸透镜B-2密接的第一胶合组、负月牙透镜B-3、双凸透镜B-4、由正月牙透镜B-5和负月牙透镜B-6密接的第二胶合组以及正月牙透镜B-7。
进一步的，所述前组A和后组B之间的空气间隔是13.9mm。
进一步的，所述前组A中的正月牙透镜A-1和正月牙透镜A-2之间的空气间隔是0.15mm，所述正月牙透镜A-2和负月牙透镜A-3之间的空气间隔是2.3mm。
进一步的，所述后组B中的第一胶合组和负月牙透镜B-3之间的空气间隔是0.2mm，所述负月牙透镜B-3和双凸透镜B-4之间的空气间隔是0.35mm，所述双凸透镜B-4和第二胶合组之间的空气间隔是0.15mm，所述第二胶合组和正月牙透镜B-7之间的空气间隔是2.61mm。
进一步的，所述镜头的机械结构包括前主筒和后主筒，所述前主筒后端与后主筒前端相连接；所述前主筒外侧套设有由前凸轮挡圈挡住并由前锁紧钉锁紧的前凸轮，所述前凸轮、前主筒上各加工有螺旋槽并穿设与前镜座固定连接的前导钉；所述后主筒外侧套设有由后凸轮挡圈挡住并由后锁紧钉锁紧的后凸轮，所述后凸轮、后主筒上各加工有螺旋槽并穿设与后镜座固定连接的后导钉。
进一步的，所述前镜座内依次安装正月牙透镜A-1、正月牙透镜A-2和负月牙透镜A-3并由前压圈压紧，所述正月牙透镜A-1与正月牙透镜A-2之间设置有AB隔圈，所述正月牙透镜A-2与负月牙透镜A-3之间设置有BC隔圈；所述后镜座内依次安装有第一胶合组、负月牙透镜B-3、双凸透镜B-4、第二胶合组和正月牙透镜B-7并由后压圈压紧，所述第一胶合组与负月牙透镜B-3之间设置有EF隔圈，所述负月牙透镜B-3与双凸透镜B-4之间设置有FG隔圈，所述双凸透镜B-4与第二胶合组之间设置有GH隔圈。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）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，使镜头的分辨率高达300万像素，可以与高清晰度的CCD或CMOS摄像机适配，实现高清晰度视频摄像。（2）此系统的畸变小，在1%以下；在成像上减少了监控成像的畸变，对ITS智能识别有很大帮助。（3）此系统的星点图比较理想，都在3.5个um以内，能量比较集中，达到了高分辨率的要求。（4）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，又尽量使镜头的结构紧凑；又考虑到镜头的实用性，采用了前端“调距”后端微“对焦”结构，避免了镜头的极限使用。
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为本发明实施例的机械结构示意图。
图中：1-镜盖，2-前凸轮挡圈，3-前凸轮，4-前主筒，5-前导钉，6-前镜座，7-前锁紧钉，8-光驱定位块，9-外罩，10-后镜座，11-后主筒，12-后导钉，13-后凸轮，14-后锁紧钉，15-后凸轮挡圈，16-前压圈，17-正月牙透镜A-1，18-AB隔圈，19-正月牙透镜A-2，20-BC隔圈，21-负月牙透镜A-3，22-自动光圈，23-后压圈，24-第一胶合组，25-EF隔圈，26-负月牙透镜B-3，27-FG隔圈，28-双凸透镜B-4，29-GH隔圈，30-第二胶合组，31-正月牙透镜B-7；A-前组，A-1-正月牙透镜，A-2-正月牙透镜，A-3-负月牙透镜，B-后组，B-1-双凹透镜，B-2-双凸透镜，B-3-负月牙透镜，B-4-双凸透镜，B-5-正月牙透镜，B-6-负月牙透镜，B-7-正月牙透镜，C-光栏。
具体实施方式
如图1所示，一种高通光量自动光圈定焦镜头，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前组A、光栏C以及后组B，所述前组A依次设有正月牙透镜A-1、正月牙透镜A-2以及负月牙透镜A-3，所述后组B依次设有由双凹透镜B-1和双凸透镜B-2密接的第一胶合组、负月牙透镜B-3、双凸透镜B-4、由正月牙透镜B-5和负月牙透镜B-6密接的第二胶合组以及正月牙透镜B-7。
在本实施例中，所述前组A和后组B之间的空气间隔是13.9mm。所述前组A中的正月牙透镜A-1和正月牙透镜A-2之间的空气间隔是0.15mm，所述正月牙透镜A-2和负月牙透镜A-3之间的空气间隔是2.3mm。所述后组B中的第一胶合组和负月牙透镜B-3之间的空气间隔是0.2mm，所述负月牙透镜B-3和双凸透镜B-4之间的空气间隔是0.35mm，所述双凸透镜B-4和第二胶合组之间的空气间隔是0.15mm，所述第二胶合组和正月牙透镜B-7之间的空气间隔是2.61mm。
在本实施例中，该镜头具有高分辨率、大靶面、大相对孔径、低畸变等特点，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′=35mm；（2）相对孔径D/f′=1/0.95；（3）靶面大小：1英寸；（4）视场角2ω：26°；（5）分辨率：优于300万像素；（6）光路总长∑≤86mm；（7）TV畸变<1%；（8）适用谱线范围：400nm～700nm。在控制镜头的焦距、相对孔径、畸变等光学参数的基础上，运用ZEMAX的自动优化功能，镜头达到了1″的大靶面，可与1/1.8″、1″靶面的摄像机相适配。
如图2所示，所述镜头的机械结构包括用于安装前组A的前主筒4和用于安装后组B的后主筒11，所述前主筒4后端与后主筒11前端相连接；所述前主筒4外侧套设有由前凸轮挡圈2挡住并由前锁紧钉7锁紧的前凸轮3，所述前凸轮3、前主筒4上各加工有三个均分的螺旋槽并穿设三个与前镜座6固定连接的前导钉5；所述后主筒11外侧套设有由后凸轮挡圈15挡住并由后锁紧钉14锁紧的后凸轮13，所述后凸轮13、后主筒11上各加工有均分的螺旋槽并穿设三个与后镜座10固定连接的后导钉12。
在本实施例中，为了实现镜头不同距离的景深，设计了前组调距、后组微对焦的结构。通过凸轮传动结构实现镜座的位移，前组A通过前凸轮3、前主筒4和前导钉5的结构配合实现前镜座6的位移进行1M至∞的调距，后组B通过后主筒11、后导钉12和后凸轮13的结构配合实现后镜座10的位移进行微对焦调出清晰成像。整个过程前后组镜片的相对位移没有改变，因此视场角不会有变化。设计了前锁紧钉7和后锁紧钉14，在调好像之后分别锁紧前凸轮3和后凸轮13；设计了前凸轮挡圈2以保证前凸轮3不会窜动，设计了后凸轮挡圈15以保证后凸轮13不会窜动；设计了镜盖1，在镜头不使用的时候保护第一片镜片。
在本实施例中，为了实现自动光圈功能，所述前组A和后组B之间设置有自动光圈22，采用DC-IRIS最大孔径为φ24.5，可以通过后端处理实现不同光照环境下的开关孔径；所述自动光圈22通过光驱定位块8和螺钉固定于后镜座10上，所述自动光圈22包含上述的光栏和驱动光栏变化的自动光驱，所述自动光驱通过固定于后主筒11上的外罩9包裹在镜头内部。
在实施例中，所述前镜座6内依次安装正月牙透镜A-1（17）、正月牙透镜A-2（19）和负月牙透镜A-3（21）并由前压圈16压紧，所述正月牙透镜A-1（17）与正月牙透镜A-2（19）之间设置有AB隔圈18以保证其通光和空气距离，所述正月牙透镜A-2（19）与负月牙透镜A-3（21）之间设置有BC隔圈20以保证其通光和空气距离；所述后镜座10内依次安装有第一胶合组24、负月牙透镜B-3（26）、双凸透镜B-4（28）、第二胶合组30和正月牙透镜B-7（31）并由后压圈23压紧，所述第一胶合组24与负月牙透镜B-3（26）之间设置有EF隔圈25以保证其通光和空气距离，所述负月牙透镜B-3（26）与双凸透镜B-4（28）之间设置有FG隔圈27以保证其通光和空气距离，所述双凸透镜B-4（28）与第二胶合组30之间设置有GH隔圈29以保证其通光和空气距离，所述GH隔圈29设计了消光纹以消除杂散光影响，使得成像更好。
由于该镜头的分辨率很高，且边缘视场与中心视场的分辨率不允许有很大的区别，所以在结构设计中主要是保证系统各组元的同心度及调焦等动作的精确、平稳和手感好。
本实施例未述部分与现有技术相同，且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 (3)
1.一种高通光量自动光圈定焦镜头，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前组A、光栏C以及后组B，所述前组A依次设有正月牙透镜A-1、正月牙透镜A-2以及负月牙透镜A-3，所述后组B依次设有由双凹透镜B-1和双凸透镜B-2密接的第一胶合组、负月牙透镜B-3、双凸透镜B-4、由正月牙透镜B-5和负月牙透镜B-6密接的第二胶合组以及正月牙透镜B-7；所述前组A和后组B之间的空气间隔是13.9mm；所述前组A中的正月牙透镜A-1和正月牙透镜A-2之间的空气间隔是0.15mm，所述正月牙透镜A-2和负月牙透镜A-3之间的空气间隔是2.3mm；所述后组B中的第一胶合组和负月牙透镜B-3之间的空气间隔是0.2mm，所述负月牙透镜B-3和双凸透镜B-4之间的空气间隔是0.35mm，所述双凸透镜B-4和第二胶合组之间的空气间隔是0.15mm，所述第二胶合组和正月牙透镜B-7之间的空气间隔是2.61mm。
2.根据权利要求1所述的高通光量自动光圈定焦镜头，其特征在于：所述镜头的机械结构包括前主筒和后主筒，所述前主筒后端与后主筒前端相连接；所述前主筒外侧套设有由前凸轮挡圈挡住并由前锁紧钉锁紧的前凸轮，所述前凸轮、前主筒上各加工有螺旋槽并穿设与前镜座固定连接的前导钉；所述后主筒外侧套设有由后凸轮挡圈挡住并由后锁紧钉锁紧的后凸轮，所述后凸轮、后主筒上各加工有螺旋槽并穿设与后镜座固定连接的后导钉。
3.根据权利要求2所述的高通光量自动光圈定焦镜头，其特征在于：所述前镜座内依次安装正月牙透镜A-1、正月牙透镜A-2和负月牙透镜A-3并由前压圈压紧，所述正月牙透镜A-1与正月牙透镜A-2之间设置有AB隔圈，所述正月牙透镜A-2与负月牙透镜A-3之间设置有BC隔圈；所述后镜座内依次安装有第一胶合组、负月牙透镜B-3、双凸透镜B-4、第二胶合组和正月牙透镜B-7并由后压圈压紧，所述第一胶合组与负月牙透镜B-3之间设置有EF隔圈，所述负月牙透镜B-3与双凸透镜B-4之间设置有FG隔圈，所述双凸透镜B-4与第二胶合组之间设置有GH隔圈。
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