CN104459963A - 高分辨率手动变焦摄像镜头及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高分辨率手动变焦摄像镜头及其控制方法，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分别设置光焦度为负的前组A、光焦度为正的后组B及设于前组A和后组B之间的可变光栏C；所述前组A由依次设置的负月牙型透镜A-1，双凹透镜A-2和双凸透镜A-3组成的胶合片构成，高分辨率手动变焦摄像镜头结构简单、设计合理，有利于通过手动调节镜头，方便地选择监视现场的视场角，通过在一定范围的焦距调节，找到一个可使用户满意的观测范围。
Description
技术领域
本发明涉及一种高分辨率手动变焦摄像镜头及其控制方法。
背景技术
常规的定焦镜头只有唯一的焦距，对于监视现场的环境情况不十分了解时观测是很不方便的；工程人员在施工调试过程中需要通过在一定范围的焦距调节，找到一个可使用户满意的观测范围，这一点在现场施工中尤为显得需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高分辨率手动变焦摄像镜头，该高分辨率手动变焦摄像镜头结构简单、设计合理，有利于通过手动调节镜头。
本发明高分辨率手动变焦摄像镜头，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分别设置光焦度为负的前组A、光焦度为正的后组B及设于前组A和后组B之间的可变光栏C；所述前组A由依次设置的负月牙型透镜A-1，双凹透镜A-2和双凸透镜A-3组成的胶合片构成，所述后组B是由依次设置的双凸透镜B-1、正月牙型透镜B-2、双凸透镜B-3、双凸型透镜B-4和双凹型透镜B-5组成的第一后胶合组、和双凸型透镜B-6和正月牙型透镜B-7组成的第二后胶合组构成，所述镜头前部设有聚焦转轮。
进一步的，上述前组A中负月牙型透镜A-1与双凹透镜A-2之间的空气间隔是：4.67mm，所述后组B中双凸透镜B-1与正月牙型透镜透镜B-2之间的空气间隔是：0.20mm，所述后组B中正月牙型透镜B-2与双凸透镜B-3之间的空气间隔是：0.10mm，所述后组B中双凸透镜B-3与第一后胶合组之间的空气间隔是：0.10mm，所述后组B中第一后胶合组与第二后胶合组之间的空气间隔是：0.276mm。
进一步的，上述镜头焦距：f′=3.0-10.5mm，相对孔径D/f’=1/1.4，水平视场角：28.4°- 100°，分辨率：优于300万像素，光路总长∑≤50.5mm，适用谱线范围：400nm～850nm。
进一步的，上述前组A中透镜A-3与光栏C之间的空气间隔是：1.9~14.9mm，所述光栏C与后组中B-1之间的空气间隔是：0.6~7.55mm。
进一步的，上述镜头机械依次包括聚焦转轮、安装有前组A的前组镜筒、 安装有后组B的后组镜筒，用于夹持前组A的前镜座设在前组镜筒内，用于夹持后组B的后镜座设在后组镜筒内，所述正月牙型透镜B-2与双凸透镜B-3之间设有EF隔圈，聚焦转轮与前组镜筒之间设有前凸轮，聚焦转轮旁侧设有光栏调节环和外罩，所述光栏调节环和外罩上穿设有调节杆。
本发明高分辨率手动变焦摄像镜头及其控制方法，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分别设置光焦度为负的前组A、光焦度为正的后组B及设于前组A和后组B之间的可变光栏C；所述前组A由依次设置的负月牙型透镜A-1，双凹透镜A-2和双凸透镜A-3组成的胶合片构成，所述后组B是由依次设置的双凸透镜B-1、正月牙型透镜B-2、双凸透镜B-3、双凸型透镜B-4和双凹型透镜B-5组成的第一后胶合组、和双凸型透镜B-6和正月牙型透镜B-7组成的第二后胶合组构成，所述镜头前部设有聚焦转轮；控制时，通过手动调节镜头的变焦环，有选择的监视现场的视场角，通过在一定范围的焦距调节，找到一个可使用户满意的观测范围（不用反复更换不同焦距的镜头），也可选择对整个房间的监视或是选择对房间内某个局部区域的监视，同时还可以手动调节光圈，以适应现场光照情况。
本发明高分辨率手动变焦摄像镜头的优点：
1. 本光学结构中合理分配了前组和后组的光焦度。在后组中，采用两个胶合透镜组，使镜头达到大相对孔径、广角、结构长度短的性能指标。
2. 通过合理选配前、后两组十片七组的光学玻璃材料，尽量选用高折射率、低色散的光学玻璃材料。通过计算机辅助光学设计和优化，完善地校正了光学镜头的各种象差，使镜头的MTF值在200lp/mm.使镜头的分辨率高，能适应300万像素高清晰度视频摄像的要求。
3. 通过调节此系统的光学性能，镜头在保证大视场角的前提下，同时保证了高分辨率的要求。
4. 此系统通过设计优化，近摄距可达0.3m。相对于普通的变焦镜头可以在更近的物距上实现清晰成像。
5. 在结构设计时（如图2），采用合理结构，配合高精度模具成型，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、美观。采用热熔工艺固定镜片，同时设计了不同的隔圈，保证镜片间的空气间隔，从而达到镜头的高像质、大视场角。
附图说明：
图1是本发明的光路图；
图2是本发明的机械图；
其中1、聚焦转轮，2、前组镜筒，3、前镜座，4、负月牙型透镜，5、双凹透镜A-2，6、双凸透镜，7、前凸轮，8、锁紧钉，9、调节杆，10、调节杆，11、外罩，12、连接座，13、后镜筒，14、双凸透镜B-1，15、正月牙型透镜B-2，16、双凸透镜B-3，17、双凸型透镜B-4，18、双凹型透镜B-5，19、双凸型透镜B-6，20、后组镜筒，21、EF隔圈， 24、手动光圈，25、光栏调节环，26、光栏。
具体实施方式：
本发明高分辨率手动变焦摄像镜头，所述镜头的光学系统中沿光线自左向右入射方向分别设置光焦度为负的前组A、光焦度为正的后组B及设于前组A和后组B之间的可变光栏C；所述前组A由依次设置的负月牙型透镜A-1，双凹透镜A-2和双凸透镜A-3组成的胶合片构成，所述后组B是由依次设置的双凸透镜B-1、正月牙型透镜B-2、双凸透镜B-3、双凸型透镜B-4和双凹型透镜B-5组成的第一后胶合组、和双凸型透镜B-6和正月牙型透镜B-7组成的第二后胶合组构成，所述镜头前部设有聚焦转轮。
进一步的，上述前组A中负月牙型透镜A-1与双凹透镜A-2之间的空气间隔是：4.67mm，所述后组B中双凸透镜B-1与正月牙型透镜透镜B-2之间的空气间隔是：0.20mm，所述后组B中正月牙型透镜B-2与双凸透镜B-3之间的空气间隔是：0.10mm，所述后组B中双凸透镜B-3与第一后胶合组之间的空气间隔是：0.10mm，所述后组B中第一后胶合组与第二后胶合组之间的空气间隔是：0.276mm。
进一步的，上述镜头焦距：f′=3.0-10.5mm，相对孔径D/f’=1/1.4，水平视场角：28.4°- 100°，分辨率：优于300万像素，光路总长∑≤50.5mm，适用谱线范围：400nm～850nm。
进一步的，上述前组A中透镜A-3与光栏C之间的空气间隔是：1.9~14.9mm，所述光栏C与后组中B-1之间的空气间隔是：0.6~7.55mm。
进一步的，上述镜头机械依次包括聚焦转轮、安装有前组A的前组镜筒、 安装有后组B的后组镜筒，用于夹持前组A的前镜座设在前组镜筒内，用于夹持后组B的后镜座设在后组镜筒内，所述正月牙型透镜B-2与双凸透镜B-3之间设有EF隔圈，聚焦转轮与前组镜筒之间设有前凸轮，聚焦转轮旁侧设有光栏调节环和外罩，所述光栏调节环和外罩上穿设有调节杆。
本发明高分辨率手动变焦摄像镜头及其控制方法，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分别设置光焦度为负的前组A、光焦度为正的后组B及设于前组A和后组B之间的可变光栏C；所述前组A由依次设置的负月牙型透镜A-1，双凹透镜A-2和双凸透镜A-3组成的胶合片构成，所述后组B是由依次设置的双凸透镜B-1、正月牙型透镜B-2、双凸透镜B-3、双凸型透镜B-4和双凹型透镜B-5组成的第一后胶合组、和双凸型透镜B-6和正月牙型透镜B-7组成的第二后胶合组构成，所述镜头前部设有聚焦转轮；控制时，通过手动调节镜头的变焦环，有选择的监视现场的视场角，通过在一定范围的焦距调节，找到一个可使用户满意的观测范围（不用反复更换不同焦距的镜头），也可选择对整个房间的监视或是选择对房间内某个局部区域的监视，同时还可以手动调节光圈，以适应现场光照情况。
本发明高分辨率手动变焦摄像镜头的优点：
1. 本光学结构中合理分配了前组和后组的光焦度。在后组中，采用两个胶合透镜组，使镜头达到大相对孔径、广角、结构长度短的性能指标。
2. 通过合理选配前、后两组十片七组的光学玻璃材料，尽量选用高折射率、低色散的光学玻璃材料。通过计算机辅助光学设计和优化，完善地校正了光学镜头的各种象差，使镜头的MTF值在200lp/mm.使镜头的分辨率高，能适应300万像素高清晰度视频摄像的要求。
3. 通过调节此系统的光学性能，镜头在保证大视场角的前提下，同时保证了高分辨率的要求。
4. 此系统通过设计优化，近摄距可达0.3m。相对于普通的变焦镜头可以在更近的物距上实现清晰成像。
5. 在结构设计时（如图2），采用合理结构，配合高精度模具成型，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、美观。采用热熔工艺固定镜片，同时设计了不同的隔圈，保证镜片间的空气间隔，从而达到镜头的高像质、大视场角。
发明机械结构如图2所示，主要包括：设计前组镜筒6和前压圈1，前组镜筒6装有前组三片镜片4 (A-1片)、5（A-2片）、6（A-3片）。高精度模具成型的前镜座3可有效的保证前组光路的同心度，同时保证各镜片之间的空气间隔。
设计后镜座13放置后组的7片镜片14（B-1片）、15（B-2片）、16（B-3片）、17（B-4、B-5片）、18（B-6片）、19（B-7片）。为了保证各镜片之间的空气间隔，其间设计了EF隔圈21，模具直接成型的GH隔圈；采用热熔工艺来保证后组镜片装配稳定性。
为实现手动光圈的功能，利用嵌入式结构设计，采用一体式手动光圈24，可大幅优化安装工艺，提供生产效率的同时，加强结构稳定性。
手动光圈拨杆于光拦调节环25相连，转动调节环，带动手动光圈拨杆移动，实现光圈大小调节，同时配备调节杆9，用于固定光圈，保持光圈开度。
在光栏调节环25上做了拉花处理，使其在手动操作时增加手与零件间的摩擦力，同时也提高了镜头外观的美观性。
为实现手动调焦的功能，设计了聚焦转轮1，与前凸轮7通过卡接配合，从而带动前凸轮7转动，通过前凸轮7的CAM槽和前组镜筒2内直导槽的作用下，使前组直线运动，实现聚焦功能，同时配备锁紧钉8，用于固定聚焦位置。
通过调节杆10，穿过外罩结构，带动后凸轮实现变倍功能，外罩11上标识变倍方向（F N），便于客户识别。
最后，连接座12和外罩11之间使用弹片进行配合过渡，在外罩23上增加挡块限位，从而实现镜头装机后的转向功能，同时保持结构配合稳定性。
考虑了镜头结构的经济性很强，只要去除外罩、聚焦转轮、连接座后，镜头依然可以作为Φ14板机接口镜头，在生产上的通用性强，生产效率更高。
考虑到镜头的美观性，在聚焦转轮上设计有滚花，增强结构上的总体平衡。
最后，在此结构设计中，最重要的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，这几点都成功的在设计中完美实现。
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 (6)
1. 一种高分辨率手动变焦摄像镜头，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分别设置光焦度为负的前组A、光焦度为正的后组B及设于前组A和后组B之间的可变光栏C；所述前组A由依次设置的负月牙型透镜A-1，双凹透镜A-2和双凸透镜A-3组成的胶合片构成，所述后组B是由依次设置的双凸透镜B-1、正月牙型透镜B-2、双凸透镜B-3、双凸型透镜B-4和双凹型透镜B-5组成的第一后胶合组、和双凸型透镜B-6和正月牙型透镜B-7组成的第二后胶合组构成，所述镜头前部设有聚焦转轮。
2. 根据权利要求 1 所述的高分辨率手动变焦摄像镜头，其特征在于：所述前组A中负月牙型透镜A-1与双凹透镜A-2之间的空气间隔是：4.67mm，所述后组B中双凸透镜B-1与正月牙型透镜透镜B-2之间的空气间隔是：0.20mm，所述后组B中正月牙型透镜B-2与双凸透镜B-3之间的空气间隔是：0.10mm，所述后组B中双凸透镜B-3与第一后胶合组之间的空气间隔是：0.10mm，所述后组B中第一后胶合组与第二后胶合组之间的空气间隔是：0.276mm。
3. 根据权利要求 1 所述的高分辨率手动变焦摄像镜头，其特征在于：所述镜头焦距：f′=3.0-10.5mm，相对孔径D/f’=1/1.4，水平视场角：28.4°- 100°，分辨率：优于300万像素，光路总长∑≤50.5mm，适用谱线范围：400nm～850nm。
4. 根据权利要求 1 所述的高分辨率手动变焦摄像镜头，其特征在于：所述前组A中透镜A-3与光栏C之间的空气间隔是：1.9~14.9mm，所述光栏C与后组中B-1之间的空气间隔是：0.6~7.55mm。
5. 根据权利要求 1 所述的高分辨率手动变焦摄像镜头，其特征在于：所述镜头机械依次包括聚焦转轮、安装有前组A的前组镜筒、 安装有后组B的后组镜筒，用于夹持前组A的前镜座设在前组镜筒内，用于夹持后组B的后镜座设在后组镜筒内，所述正月牙型透镜B-2与双凸透镜B-3之间设有EF隔圈，聚焦转轮与前组镜筒之间设有前凸轮，聚焦转轮旁侧设有光栏调节环和外罩，所述光栏调节环和外罩上穿设有调节杆。
6.一种高分辨率手动变焦摄像镜头及其控制方法，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分别设置光焦度为负的前组A、光焦度为正的后组B及设于前组A和后组B之间的可变光栏C；所述前组A由依次设置的负月牙型透镜A-1，双凹透镜A-2和双凸透镜A-3组成的胶合片构成，所述后组B是由依次设置的双凸透镜B-1、正月牙型透镜B-2、双凸透镜B-3、双凸型透镜B-4和双凹型透镜B-5组成的第一后胶合组、和双凸型透镜B-6和正月牙型透镜B-7组成的第二后胶合组构成，所述镜头前部设有聚焦转轮；控制时，通过手动调节镜头的变焦环，有选择的监视现场的视场角，通过在一定范围的焦距调节，找到一个可使用户满意的观测范围（不用反复更换不同焦距的镜头），也可选择对整个房间的监视或是选择对房间内某个局部区域的监视，同时还可以手动调节光圈，以适应现场光照情况。
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