CN103984077A - 高分辨率日夜两用定焦镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高分辨率日夜两用定焦镜头，其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和光焦度为正的后组B，所述前组A依次设有负月牙型透镜A-1和双凹透镜A-2，所述前组A的焦距fA=-8.66mm；所述后组B依次设有双凸透镜B-1以及由双凸透镜B-2与双凹透镜B-3密接的胶合组，所述后组B的焦距fB=6.92mm。该镜头合理分配了前组A和后组B的光焦度，具有大相对孔径、高分辨率、宽光谱共焦等优点，是微型电视监控摄像系统的主流产品。

Description

高分辨率日夜两用定焦镜头
技术领域
本发明涉及一种视频技术的光学摄像装置，特别是一种高分辨率日夜两用定焦镜头。
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。
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，本发明的目的在于为微型视频摄像系统提供一种低畸变、大相对孔径、宽光谱共焦、分辨率优于300万像素的高分辨率日夜两用定焦镜头。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种高分辨率日夜两用定焦镜头，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光焦度为负的前组A和光焦度为正的后组B，所述前组A依次设有负月牙型透镜A-1和双凹透镜A-2，所述前组A的焦距fA=-8.66mm；所述后组B依次设有双凸透镜B-1以及由双凸透镜B-2与双凹透镜B-3密接的胶合组，所述后组B的焦距fB=6.92mm。
进一步的，所述前组A和后组B之间的空气间隔是4.85mm。
进一步的，所述前组A中的负月牙型透镜A-1和双凹透镜A-2之间的空气间隔是0..35mm。
进一步的，所述后组B中的双凸透镜B-1和胶合组之间的空气间隔是0.1mm。
与现有技术相比，具有以下有益效果：
（1）采用正负光焦度分离的反远距型结构，前组A的焦距fA=-8.66mm，后组B的焦距fB=6.92mm，两组元组合后，使得镜头的后主角前移，镜头的后截距达到7.5mm。
（2）前组A的一片负月牙型透镜和一片双凹透镜都选用高折射率的玻璃，承担了很大的光焦度，使得广角的斜光线，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，使得镜头实现了优良的像差校正，且使像面的照度均匀。
（3）在镜头的后组放置鼓型的双凸透镜B-2，有效地利用它来校正镜头的像差，使得镜头的分辨率高达300万像素。
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图。
图2为本发明实施例的机械结构图。
图中：1-主筒，2-BC隔圈，3-CD隔圈，4-后压圈，5-负月牙型透镜A-1，6-双凹透镜A-2，7-双凸透镜B-1，8-双凸透镜B-2，9-双凹透镜B-3；A-前组，A-1-负月牙型透镜，A-2-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，O-像面。
具体实施方式
如图1所示，一种高分辨率日夜两用定焦镜头，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光焦度为负的前组A和光焦度为正的后组B，所述前组A依次设有负月牙型透镜A-1和双凹透镜A-2，所述前组A的焦距fA=-8.66mm；所述后组B依次设有双凸透镜B-1以及由双凸透镜B-2与双凹透镜B-3密接的胶合组，所述后组B的焦距fB=6.92mm。
在本实施例中，所述前组A和后组B之间的空气间隔是4.85mm，所述前组A中的负月牙型透镜A-1和双凹透镜A-2之间的空气间隔是0..35mm，所述后组B中的双凸透镜B-1和胶合组之间的空气间隔是0.1mm。
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′=12mm；（2）相对孔径F=1.6；（3）视场角：2w≤35°；（4）分辨率：可与300万像素高分辨率CCD或CMOS摄像机适配；（5）光路总长∑≤23mm，光学后截距l’≥7.5mm；（6）适用谱线范围：480nm～850nm。
本发明在光学设计时，对485～850nm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。本发明选用高折射、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使镜头实现高分辨率，更符合高清晰度视频摄像的要求，适用于全景机摄像。
如图2所示，本发明的机械结构包括主筒，将前组A和后组B放置于主筒内，通过隔圈和压圈保证其镜片的通光和镜片之间的空气距离。所述主筒1后端安装有压紧双凹透镜B-3的后压圈4，保证全部镜片的装配固定性、稳定性。所述双凹透镜A-2和双凸透镜B-1之间设置有BC隔圈2，保证二者的空间距离及其光轴装配；所述双凸透镜B-1和双凸透镜B-2之间设置有CD隔圈3，保证胶合组和双凸透镜B-1的空间距离及其光轴装配。
在本实施例中，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；设计主筒1时，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，且在主筒1上有严格的尺寸及位置要求。本发明结构轻巧，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。
本发明在结构设计时，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Ф14mm×16.24mm），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。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。
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)

1.一种高分辨率日夜两用定焦镜头，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光焦度为负的前组A和光焦度为正的后组B，所述前组A依次设有负月牙型透镜A-1和双凹透镜A-2，所述前组A的焦距fA=-8.66mm；所述后组B依次设有双凸透镜B-1以及由双凸透镜B-2与双凹透镜B-3密接的胶合组，所述后组B的焦距fB=6.92mm。
2.根据权利要求1所述的高分辨率日夜两用定焦镜头，其特征在于：所述前组A和后组B之间的空气间隔是4.85mm。
3.根据权利要求1或2所述的高分辨率日夜两用定焦镜头，其特征在于：所述前组A中的负月牙型透镜A-1和双凹透镜A-2之间的空气间隔是0..35mm。
4.根据权利要求1或2所述的高分辨率日夜两用定焦镜头，其特征在于：所述后组B中的双凸透镜B-1和胶合组之间的空气间隔是0.1mm。
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