CN103823291B - 小靶面高分辨率超广角鱼眼镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种小靶面高分辨率超广角鱼眼镜头，所述镜头的光学系统中沿光线从左向右入射方向依次设有镜片组前组A和后组B，所述前组A和后组B之间设有光栏C，所述前组A包括从左向右依次设置的负月牙型透镜A-1，负月牙型透镜A-2、双凹透镜A-3以及双凸透镜A-4；所述后组B包括从左向右依次设置的双凸透镜B-1，双凸透镜B-2和负月牙透镜B-3密接的胶合组以及双凸透镜B-4。该小靶面高分辨率超广角鱼眼镜头具有全视场，防水、防尘、防刮和日夜两用的性能，可应用于超大视场的安防监控，特别是酒店、会所等的大厅。
Description
技术领域
本发明涉及一种小靶面高分辨率超广角鱼眼镜头，属于视频技术的光学摄像装置领域。
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.它们的性能指标差异极大，应用的局限性大，而且大多数属于低档产品，性能指标低，多数只能运用于一般只适配于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，视场角和近摄距局限大。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种全视场，防水、防尘、防刮和日夜两用的小靶面高分辨率超广角鱼眼镜头，适应微型摄像的高清晰度的要求，及满足酒店、会所、体育场等特定场所的应用，提升微型视频摄像系统的图像画质，扩大微型摄像机系统的最大监控范围，以及应对室外各种恶劣环境的使用要求。
本发明采用以下方案实现：一种小靶面高分辨率超广角鱼眼镜头，所述镜头的光学系统中沿光线从左向右入射方向依次设有镜片组前组A和后组B，所述前组A和后组B之间设有光栏C，所述前组A包括从左向右依次设置的负月牙型透镜A-1，负月牙型透镜A-2、双凹透镜A-3以及双凸透镜A-4；所述后组B包括从左向右依次设置的双凸透镜B-1，双凸透镜B-2和负月牙透镜B-3密接的胶合组以及双凸透镜B-4。
进一步的，所述前组A和后组B之间的空气间隔为4.25mm，其中前组A与光栏C之间的空气间隔是2.33mm，光栏C与后组B之间的空气间隔为1.92mm。
进一步的，所述负月牙型透镜A-1的凸面上涂设有金刚膜。
进一步的，所述负月牙型透镜A-1与负月牙型透镜A-2之间的空气间隔为1.88mm，所述负月牙型透镜A-2与双凹透镜A-3之间的空气间隔为3.05mm，所述双凹透镜A-3与双凸透镜A-4之间的空气间隔为0.52mm。
进一步的，所述双凸透镜B-1与双凸透镜B-2和负月牙透镜B-3密接的胶合组之间的间隔为0.1mm，所述胶合组与所述双凸透镜B-4之间的空气间隔为0.1mm。
进一步的，所述镜头机械结构包括主镜筒，所述主镜筒内腔前部安装有镜片组前组A，主镜筒内腔后部安装有后组B。
进一步的，所述主镜筒的前端设有可卡住所述负月牙型透镜A-1外周部的前压圈，所述负月牙型透镜A-2与双凹透镜A-3之间夹设有隔圈BC，所述双凹透镜A-3与双凸透镜A-4之间夹设有隔圈CD，所述前组A与所述后组B之间夹设有隔圈DE，所述双凸透镜B-1与双凸透镜B-2和负月牙透镜B-3密接的胶合组之间夹设有隔圈FG，所述胶合组与所述双凸透镜B-4之间夹设有隔圈GH。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）结构上满足光学设计对空气距离和镜片同心度的严格要求，使镜头的结构紧凑，体积小，重量轻。
（2）镜头实现全视场、高分辨率，更符合大版面高清晰度视频摄像的要求，适用于全景机摄像。
（3）在光学设计时，对400～850nm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。
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3为计算机辅助软件设计提供的白天MTF曲线；
图4为计算机辅助软件设计提供的夜视MTF曲线；
图中标号说明：1-负月牙型透镜A-1 2-负月牙型透镜A-2 3-双凹透镜A-3 4-双凸透镜A-4 5-双凸透镜B-1 6-双凸透镜B-2 7-负月牙透镜B-3 8-双凸透镜B-4 9-前压圈 10-隔圈BC 11-隔圈CD 12-隔圈DE 13-隔圈FG 14-隔圈GH 15-主镜筒 16-凸肩部。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种小靶面高分辨率超广角鱼眼镜头，所述镜头的光学系统中沿光线从左向右入射方向依次设有镜片组前组A和后组B，所述前组A和后组B之间设有光栏C，所述前组A包括从左向右依次设置的负月牙型透镜A-1(1)，负月牙型透镜A-2(2)、双凹透镜A-3(3)以及双凸透镜A-4(4)；所述后组B包括从左向右依次设置的双凸透镜B-1(5)，双凸透镜B-2(6)和负月牙透镜B-3(7)密接的胶合组以及双凸透镜B-4(8)。
在本实施例中，所述前组A和后组B之间的空气间隔为4.25mm，其中前组A与光栏C之间的空气间隔是2.33mm，光栏C与后组B之间的空气间隔为1.92mm。
在本实施例中，所述负月牙型透镜A-1(1)的凸面上涂设有金刚膜，以具备良好的防刮效果。
在本实施例中，所述负月牙型透镜A-1(1)与负月牙型透镜A-2(2)之间的空气间隔为1.88mm，所述负月牙型透镜A-2(2)与双凹透镜A-3(3)之间的空气间隔为3.05mm，所述双凹透镜A-3(3)与双凸透镜A-4(4)之间的空气间隔为0.52mm。
在本实施例中，所述双凸透镜B-1(5)与双凸透镜B-2(6)和负月牙透镜B-3(7)密接的胶合组之间的间隔为0.1mm，所述胶合组与所述双凸透镜B-4(8)之间的空气间隔为0.1mm。
前组A的镜片选用高折射率玻璃材料，承担了很大的光焦度，使广角的斜光线，经过前组后，快速“收敛’,与光轴的倾斜夹角减小，经后组B折射后，主光线与光轴的夹角减小，使镜头实现了优良的像差校正，且使像面的照度均匀。
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校正了光学镜头的各种像差和畸变，使镜头实现全视场、高分辨率，更符合大版面高清晰度视频摄像的要求，适用于全景机摄像。
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′=1.57m；
（2）相对孔径F=2.2；
（3）靶面：1/4”；
（4）视场角：2w≥180°(像方像视场2η′≥Ф8mm) ；
（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∑≤30mm，光学后截距l’≥6mm；
（7）适用谱线范围：400nm～850nm。
在光学设计时，对400～850nm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。如图3示出计算机辅助软件设计提供的白天MTF曲线，图4示出计算机辅助软件设计提供的夜视MTF曲线。
如图2所示，在本实施例中，所述镜头机械结构包括主镜筒15，所述主镜筒15内腔前部安装有镜片组前组A，主镜筒15内腔后部安装有后组B。
在本实施例中，所述主镜筒15的前端设有可卡住所述负月牙型透镜A-1(1)外周部的前压圈(9)，以保证全部镜片的装配固定性、稳定性。主镜筒15后端的座孔内设有凸肩部(16)以卡住所述双凸透镜B-4(8)的外周部，所述负月牙型透镜A-2(2)与双凹透镜A-3(3)之间夹设有隔圈BC(10)，所述双凹透镜A-3(3)与双凸透镜A-4(4)之间夹设有隔圈CD(11)，所述前组A与所述后组B之间夹设有隔圈DE(12)，光线通过所述隔圈DE中部的通光孔进入后组B，起到光圈的作用，同时保证前组A与后组B之间的空气间隔。
所述双凸透镜B-1(5)与双凸透镜B-2(6)和负月牙透镜B-3(7)密接的胶合组之间夹设有隔圈FG(13)，所述胶合组与所述双凸透镜B-4(8)之间夹设有隔圈GH(14)，各个隔圈能够保证各镜片之间的空气间隙。
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Ф21mm x 24mm），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。
主镜筒15是一次装夹加工成型的，能很好的保证主镜筒15的位置精度，而且在加工时要严格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来保证镜片装配的准确性，对主镜筒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，并通过对隔圈的精确加工来保证各镜片之间的空气间隔。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种小靶面高分辨率超广角鱼眼镜头，其特征在于：所述镜头的光学系统中沿光线从左向右入射方向依次设有镜片组前组A和后组B，所述前组A和后组B之间设有光栏C，所述前组A包括从左向右依次设置的负月牙型透镜A-1，负月牙型透镜A-2、双凹透镜A-3以及双凸透镜A-4；所述后组B包括从左向右依次设置的双凸透镜B-1，双凸透镜B-2和负月牙透镜B-3密接的胶合组以及双凸透镜B-4；所述负月牙型透镜A-1与负月牙型透镜A-2之间的空气间隔为1.88mm，所述负月牙型透镜A-2与双凹透镜A-3之间的空气间隔为3.05mm，所述双凹透镜A-3与双凸透镜A-4之间的空气间隔为0.52mm；所述双凸透镜B-1与双凸透镜B-2和负月牙透镜B-3密接的胶合组之间的间隔为0.1mm，所述胶合组与所述双凸透镜B-4之间的空气间隔为0.1mm。
2.根据权利要求1所述的小靶面高分辨率超广角鱼眼镜头，其特征在于：所述前组A和后组B之间的空气间隔为4.25mm，其中前组A与光栏C之间的空气间隔是2.33mm，光栏C与后组B之间的空气间隔为1.92mm。
3.根据权利要求1所述的小靶面高分辨率超广角鱼眼镜头，其特征在于：所述负月牙型透镜A-1的凸面上涂设有金刚膜。
4.根据权利要求1所述的小靶面高分辨率超广角鱼眼镜头，其特征在于：所述镜头机械结构包括主镜筒，所述主镜筒内腔前部安装有镜片组前组A，主镜筒内腔后部安装有后组B。
5.根据权利要求4所述的小靶面高分辨率超广角鱼眼镜头，其特征在于：所述主镜筒的前端设有可卡住所述负月牙型透镜A-1外周部的前压圈，所述负月牙型透镜A-2与双凹透镜A-3之间夹设有隔圈BC，所述双凹透镜A-3与双凸透镜A-4之间夹设有隔圈CD，所述前组A与所述后组B之间夹设有隔圈DE，所述双凸透镜B-1与双凸透镜B-2和负月牙透镜B-3密接的胶合组之间夹设有隔圈FG，所述胶合组与所述双凸透镜B-4之间夹设有隔圈GH。
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