CN104330873B - 高分辨率日夜两用鱼眼镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高分辨率日夜两用鱼眼镜头，所述镜头的光学系统沿光线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依次设有负月牙透镜A-1、负月牙透镜A-2、负月牙透镜A-3、双凹透镜A-4以及双凸透镜A-5，所述后组B依次设有由双凸透镜B-1、双凹透镜B-2和双凸透镜B-3密接的胶合组以及双凸透镜B-4。该高分辨率日夜两用鱼眼镜头的光路为鱼眼光学结构，具有低畸变、大相对孔径、高分辨率、宽光谱共焦等优点，并且能够满足360度全景监控需求，边缘放大倍率大，保证边缘画面清晰度，是微型电视监控摄像系统的一个新的发展方向。

Description

高分辨率日夜两用鱼眼镜头
技术领域
本发明涉及微型视频摄像系统的摄像镜头装置，特别是一种高分辨率日夜两用鱼眼镜头。
背景技术
小型电视监控摄像机出现到现在已有20～30年，经过多年的革新和发展，目前形成不同系列多种规格型号的微型摄像镜头与其配套使用。但是这些镜头的性能指标良莠不齐，大多数属于低档产品，性能指标低，只适配于百万像素的普通摄像机；这些产品图像的畸变量较大，图像畸变与现实景象画面差变大，真实性差，边缘解像力不够，不能满足当前的需要。
随着光学材料库的拓展和社会安防意识的增强，安防监控市场得到的迅猛的扩展，同时安防产品性能也呈现出多样化变化。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。因此，急需一种与高清摄像机配合使用的高分辨率日夜两用鱼眼镜头。
发明内容
为了满足微型摄像的全景成像、高清晰度的需求，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、分辨率优于500万像素、日夜两用的微型摄像镜头，即高分辨率日夜两用鱼眼镜头。
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鱼眼镜头，所述镜头的光学系统沿光线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依次设有负月牙透镜A-1、负月牙透镜A-2、负月牙透镜A-3、双凹透镜A-4以及双凸透镜A-5，所述后组B依次设有由双凸透镜B-1、双凹透镜B-2和双凸透镜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之间的空气间隔是7.01mm。
进一步的，所述前组A中的双凹透镜A-4和双凸透镜A-5之间的空气间隔是2.8mm。
进一步的，所述后组B中的胶合组和双凸透镜B-4之间的空气间隔是0.12mm。
进一步的，所述镜头的机械结构包括主镜筒，所述前组A和后组B安装在主镜筒内，所述主镜筒前端安装有压住负月牙透镜A-1前侧面的前压圈，所述主镜筒后端设置有定位双凸透镜B-4后侧面的内凸缘，所述胶合组与双凸透镜B-4之间设置有第一隔圈，所述双凸透镜A-5与胶合组之间设置有第二隔圈，所述双凹透镜A-4与双凸透镜A-5之间设置有第三隔圈，所述负月牙透镜A-3后侧面由双凹透镜A-4前侧面定位，所述负月牙透镜A-2后侧面由负月牙透镜A-3前侧面定位，所述负月牙透镜A-1后侧面由负月牙透镜A-2前侧面定位。
进一步的，所述前压圈通过其内螺纹与主镜筒的外螺纹相连接。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：该高分辨率日夜两用鱼眼镜头的光路为鱼眼光学结构，具有低畸变、大相对孔径、高分辨率、宽光谱共焦等优点，并且能够满足360度全景监控需求，边缘放大倍率大，保证边缘画面清晰度，是微型电视监控摄像系统的一个新的发展方向。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的阐述。
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：A-前组A，A-1-负月牙透镜A-1，A-2-负月牙透镜A-2，A-3-负月牙透镜A-3，A-4-双凹透镜A-4，A-5-双凸透镜A-5，B-后组B，B-1-双凸透镜B-1，B-2-双凹透镜B-2，B-3-双凸透镜B-3，B-4-双凸透镜B-4，C-可变光阑C；1-主镜筒，2-前压圈，3-第一隔圈，4-第二隔圈，5-第三隔圈。
具体实施方式
如图1所示，一种高分辨率日夜两用鱼眼镜头，所述镜头的光学系统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依次设有负月牙透镜A-1、负月牙透镜A-2、负月牙透镜A-3、双凹透镜A-4以及双凸透镜A-5，所述后组B依次设有由双凸透镜B-1、双凹透镜B-2和双凸透镜B-3密接的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7.01mm；所述前组A中的双凹透镜A-4和双凸透镜A-5之间的空气间隔是2.8mm；所述后组B中的胶合组和双凸透镜B-4之间的空气间隔是0.12mm。
在本实施例中，该镜头达到了以下的光学指标：（1）焦距：f′=1.31mm；（2）相对孔径：F=2.2；（3）视场角：2w>180°（像方像视场2η′≥Ф4mm）；（4）f-θ畸变：＜-2%；（5）分辨率：可与500万像素高分辨率摄像机适配；（6）光路总长∑≤32mm，光学后截距l′≥6.55mm；（7）适用谱线范围：480nm～850nm。
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；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，能适应500万像素高清晰度视频摄像的要求；通过控制f-θ畸变来提高边缘视场的放大倍率，从而提高其解像能力，使其满足边缘视场画面拉平展开后，有足够的分辨率。本发明既结合市场光学参数及解像需求，在前人的基础上进行深度挖掘，同时保证了较为宽松的公差要求，从而做到较高的性价比。
如图2所示，所述镜头的机械结构包括主镜筒1，所述前组A和后组B安装在主镜筒1内，所述主镜筒1前端安装有压住负月牙透镜A-1前侧面的前压圈2，所述前压圈2通过其内螺纹与主镜筒1的外螺纹相连接，所述主镜筒1后端设置有定位双凸透镜B-4后侧面的内凸缘，所述胶合组与双凸透镜B-4之间设置有第一隔圈3，所述双凸透镜A-5与胶合组之间设置有第二隔圈4，所述双凹透镜A-4与双凸透镜A-5之间设置有第三隔圈5，所述负月牙透镜A-3后侧面由双凹透镜A-4前侧面定位，所述负月牙透镜A-2后侧面由负月牙透镜A-3前侧面定位，所述负月牙透镜A-1后侧面由负月牙透镜A-2前侧面定位。
在本实施例中，通过前压圈2压住负月牙透镜A-1，限制产品内部元件自由度，保证镜片装配的固定性和稳定性；通过第一隔圈3保证胶合组和双凸透镜B-4之间的空气间隔及其光轴装配；通过第二隔圈4保证双凸透镜A-5和双凸透镜B-1之间的空气间隔及其光轴装配；通过第三隔圈5保证双凹透镜A-4和双凸透镜A-5之间的空气间隔及其光轴装配。
在本实施例中，机械结构的设计主要满足装配线的组装要求，满足客户的装配需求及保证镜片的有效通光和空气间隔。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，来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。
由于本发明镜片较多，很容易形成累积误差，从而影响成效效果。通过以上合理设计，并把公差敏感的镜片放在同一子筒内；将隔圈形状设计阶梯形，使得隔圈和凸镜片点面接触来保证凸镜片产生较小倾斜。本发明结构轻巧，满足总体体积小的原则，且为了配合紧凑采用数控加工工艺，保证其精度的准确性。
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Ф22mm×31mm），能适用于结构更加紧凑的场合，比如小型的球机、半球机等等，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 (3)

1.一种高分辨率日夜两用鱼眼镜头，其特征在于：所述镜头的光学系统沿光线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依次设有负月牙透镜A-1、负月牙透镜A-2、负月牙透镜A-3、双凹透镜A-4以及双凸透镜A-5，所述后组B依次设有由双凸透镜B-1、双凹透镜B-2和双凸透镜B-3密接的胶合组以及双凸透镜B-4；所述前组A和后组B之间的空气间隔是7.01mm，所述前组A中的双凹透镜A-4和双凸透镜A-5之间的空气间隔是2.8mm，所述后组B中的胶合组和双凸透镜B-4之间的空气间隔是0.12mm。
2.根据权利要求1所述的高分辨率日夜两用鱼眼镜头，其特征在于：所述镜头的机械结构包括主镜筒，所述前组A和后组B安装在主镜筒内，所述主镜筒前端安装有压住负月牙透镜A-1前侧面的前压圈，所述主镜筒后端设置有定位双凸透镜B-4后侧面的内凸缘，所述胶合组与双凸透镜B-4之间设置有第一隔圈，所述双凸透镜A-5与胶合组之间设置有第二隔圈，所述双凹透镜A-4与双凸透镜A-5之间设置有第三隔圈，所述负月牙透镜A-3后侧面由双凹透镜A-4前侧面定位，所述负月牙透镜A-2后侧面由负月牙透镜A-3前侧面定位，所述负月牙透镜A-1后侧面由负月牙透镜A-2前侧面定位。
3.根据权利要求2所述的高分辨率日夜两用鱼眼镜头，其特征在于：所述前压圈通过其内螺纹与主镜筒的外螺纹相连接。
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