CN104155741A - 经济型高分辨率日夜两用定焦镜头 - Google Patents

经济型高分辨率日夜两用定焦镜头 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种经济型高分辨率日夜两用定焦镜头，沿光线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依次设有正月牙型透镜A-1和负月牙型透镜A-2，所述前组A的焦距fA=-21.996mm；所述后组B依次设有由双凹透镜B-1与双凸透镜B-2密接的胶合组以及双凸透镜B-3，所述后组B的焦距fB=6.792mm。该镜头在保证性能的情况下减少了镜片总数，除了具有8mm定焦镜头的高分辨率、大相对孔径、日夜共焦、低畸变、短近摄距等优点外，还更加经济，一般用于道路、仓库、地下停车场、酒吧、管道、走廊、园区等光线较暗或无光照环境且要求高清画质的场所，是微型监控摄像系统的主流产品。

Description

经济型高分辨率日夜两用定焦镜头
技术领域
本发明涉及一种监控系统的摄像镜头装置，特别是一种经济型高分辨率日夜两用定焦镜头。 
背景技术
市场上早有各种各样的定焦镜头应用于监控系统中，小型电视监控摄像机的出现和应用也已有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，虽然有些能达到高清的要求，但是在监控小空间时高清晰广角中有许多缺陷，在同时满足有高分辨率、大相对孔径、日夜共焦、低畸变等优点时，往往需要更高成本；而且适应的光谱范围较窄，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
为了克服现有定焦镜头成本高的缺陷，本发明的目的在于提供一种经济型高分辨率日夜两用定焦镜头，在具备8mm定焦镜头的高分辨率、大相对孔径、日夜共焦、低畸变等优点的同时，通过改变光学结构，减少了光学结构中镜片数量，即在保证高性能的前提下降低成本。 
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种经济型高分辨率日夜两用定焦镜头，沿光线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依次设有正月牙型透镜A-1和负月牙型透镜A-2，所述前组A的焦距fA=-21.996mm；所述后组B依次设有由双凹透镜B-1与双凸透镜B-2密接的胶合组以及双凸透镜B-3，所述后组B的焦距fB=6.792mm。 
进一步的，所述前组A与后组B之间的空气间隔是6.27mm。 
进一步的，所述前组A中的正月牙型透镜A-1与负月牙型透镜A-2之间的空气间隔是0.13mm。 
进一步的，所述后组B中的胶合组与双凸透镜B-3之间的空气间隔是0.08mm。 
进一步的，所述后组B和前组A依次安装在主镜筒，所述双凸透镜B-3由主镜筒后端内的凸缘定位，所述胶合组的双凸透镜B-2与双凸透镜B-3之间设置有第一隔圈，所述负月牙型透镜A-2与胶合组的双凹透镜B-1之间设置有第二隔圈，所述正月牙型透镜A-1由前压圈紧固。 
进一步的，所述第一隔圈和第二隔圈均采用阶梯式隔圈，所述第二隔圈内还设有消光纹。 
进一步的，所述前压圈的内螺纹与主镜筒周侧的外螺纹相配合。 
与现有技术相比，本发明具有以下优点： 
（1）采用正负光焦度分离的反远距型结构，前组A的焦距fA=-21.996mm，后组B的焦距fB=6.792mm，两组元组合后，使得镜头的后主角前移，镜头的后截距l′≧1.2 f′。
（2）前组A的两片月牙型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）在镜头的光栏后面放置由双凹透镜B-1与双凸透镜B-2密接的胶合组，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。 
（4）该镜头除了具有传统8mm定焦镜头的高分辨率、大相对孔径、日夜共焦、低畸变、短近摄距等优点外，还是一款更加经济的镜头。传统定焦镜头在同时满足这些功能时往往需要较高成本，该镜头在保证性能的情况下减少了镜片总数。一般用于道路、仓库、地下停车场、酒吧、管道、走廊、园区等光线较暗或无光照环境且要求高清画质的场所，是微型监控摄像系统的主流产品。 
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-主镜筒，2-第一隔圈，3-第二隔圈，4-前压圈；A-前组A，A-1-正月牙型透镜A-1，A-2-负月牙型透镜A-2，B-后组B，B-1-双凹透镜B-1，B-2-双凸透镜B-2，B-3-双凸透镜B-3，C-光栏。 
具体实施方式
如图1所示，一种经济型高分辨率日夜两用定焦镜头，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依次设有正月牙型透镜A-1和负月牙型透镜A-2，所述前组A的焦距fA=-21.996mm；所述后组B依次设有由双凹透镜B-1与双凸透镜B-2密接的胶合组以及双凸透镜B-3，所述后组B的焦距fB=6.792mm。 
在本实施例中，所述前组A与后组B之间的空气间隔是6.27mm，所述前组A中的正月牙型透镜A-1与负月牙型透镜A-2之间的空气间隔是0.13mm，所述后组B中的胶合组与双凸透镜B-3之间的空气间隔是0.08mm。 
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′=8mm；（2）相对孔径F=2.0；（3）视场角：2w≥40°；（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∑≤23.09mm，光学后截距l′≥9.27mm；（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，使得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。本发明可选用高折射、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，使得镜头具有高分辨率、大相对孔径、日夜共焦、低畸变等优点。 
如图2所示，所述后组B和前组A依次安装在主镜筒1，所述双凸透镜B-3由主镜筒1后端内的凸缘定位，所述胶合组的双凸透镜B-2与双凸透镜B-3之间设置有第一隔圈2，所述负月牙型透镜A-2与胶合组的双凹透镜B-1之间设置有第二隔圈3，所述正月牙型透镜A-1由前压圈4紧固。 
在本实施例中，所述主镜筒1是由先进精密机床加工而成，对孔内径尺寸进行了严格的尺寸管控，使其与镜片配合紧密度达到镜片安装要求的同轴度和所有镜片光轴的一致性，在主镜筒1上有严格的尺寸及位置要求，且外径使用M12×0.5螺牙。本发明针对正月牙型透镜A-1的外形与有效光路设计了前压圈4，并采用螺纹的形式固定整组镜片，即前压圈4的内螺纹与主镜筒1周侧的外螺纹相配合，保证了整组镜片装配位置的固定与稳定。 
在本实施例中，所述第一隔圈2和第二隔圈3均由先进精密机床加工而成，确保了镜片之间的空气间隔以及与镜片接触的平面有足够精确的垂直度来保证镜片装配的准确性，所述第一隔圈2和第二隔圈3均采用阶梯式隔圈，保证结构的稳定性，所述第二隔圈3内孔还设有消光纹以更好地消除杂散光和光晕，保证了镜片之间的通光、空气距离以及光轴装配。 
本发明在结构设计时，既保证了镜头的同心度、精度和轴向位置的准确，又使结构紧凑小巧（整体尺寸Ф14mm x 15.4mm）。 
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 (7)

1.一种经济型高分辨率日夜两用定焦镜头，其特征在于：沿光线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依次设有正月牙型透镜A-1和负月牙型透镜A-2，所述前组A的焦距fA=-21.996mm；所述后组B依次设有由双凹透镜B-1与双凸透镜B-2密接的胶合组以及双凸透镜B-3，所述后组B的焦距fB=6.792mm。
2.根据权利要求1所述的经济型高分辨率日夜两用定焦镜头，其特征在于：所述前组A与后组B之间的空气间隔是6.27mm。
3.根据权利要求1或2所述的经济型高分辨率日夜两用定焦镜头，其特征在于：所述前组A中的正月牙型透镜A-1与负月牙型透镜A-2之间的空气间隔是0.13mm。
4.根据权利要求1或2所述的经济型高分辨率日夜两用定焦镜头，其特征在于：所述后组B中的胶合组与双凸透镜B-3之间的空气间隔是0.08mm。
5.根据权利要求1所述的经济型高分辨率日夜两用定焦镜头，其特征在于：所述后组B和前组A依次安装在主镜筒，所述双凸透镜B-3由主镜筒后端内的凸缘定位，所述胶合组的双凸透镜B-2与双凸透镜B-3之间设置有第一隔圈，所述负月牙型透镜A-2与胶合组的双凹透镜B-1之间设置有第二隔圈，所述正月牙型透镜A-1由前压圈紧固。
6.根据权利要求5所述的经济型高分辨率日夜两用定焦镜头，其特征在于：所述第一隔圈和第二隔圈均采用阶梯式隔圈，所述第二隔圈内还设有消光纹。
7.根据权利要求5所述的经济型高分辨率日夜两用定焦镜头，其特征在于：所述前压圈的内螺纹与主镜筒周侧的外螺纹相配合。
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