CN105301741A - 一种网络视频监控用高清透雾变焦镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种网络视频监控用高清透雾变焦镜头，该高清透雾变焦镜头的焦距范围为10mm-300mm，变倍倍率为30X，光圈范围为F2.8-360，镜头的光学系统工作波段为：0.4μm-0.85μm，镜头的光学系统中沿光线自左向右入射方向分别设置有前组透镜、变倍组、补偿组、后组透镜，所述补偿组和后组透镜之间设置有孔径光阑，后组透镜的后端还依次设置有像面img和截止滤光片，截止滤光片可截掉0.25μm-0.85μm波段的光，并使0.95μm-1.3μm光谱波段的透过率大于98%。本发明的高清透雾变焦镜头可在雨、雾等恶劣的天气条件下，依然具有较高的图像对比度和清晰度。
Description
技术领域
本发明涉及光学摄像技术领域，具体涉及一种网络视频监控用高清透雾变焦镜头。
背景技术
目前国内的视频监控系统是由摄像、传输、控制、显示、记录五大部分组成，在全国平安城市、智慧城市，平安乡村、高速公路等多个领域全面铺开，但在中程、远程的监控都有一个弊端，就是夜间和雨、雾的天气的监控效果十分不理想，而夜间和雨、雾天又是案件多发时间，目前利用的是可见光和红外热像仪两种技术实现全天时、全天候的监控。通过网络、无线传输或光缆等多种传输手段，实现监视传输，使上级部门能够直观、实时地掌控现场情况。我国有上万公里的海岸线和边境线，与多个国家毗邻，建立边海防视频监控系统，对敏感地区实施监控，获取边海防当面情况，以提高综合处理能力。而高清、高倍长焦变焦镜头的大口径小型化，是镜头设计的关键，目前，在这一领域，国内虽然有一企业生产，但其特种工艺加工能力及机械加工和传动机构配合，仍没有形成大批量生产能力，（国内目前仍部分购进日本的）而在其光学设计和特种工艺（膜系设计和加工）和机械加工及传动部分有待于提高和完善，而千万像素的摄像机，更需上台阶，这些技术则是我们发展的瓶颈，我们正在努力缩短这些差距。
发明内容
本发明的目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种网络视频监控用高清透雾变焦镜头，该高清透雾变焦镜头可在雨、雾等恶劣的天气条件下，依然具有较高的图像对比度和清晰度。
本发明为解决上述技术问题，所提供的技术方案是：一种网络视频监控用高清透雾变焦镜头，该高清透雾变焦镜头的焦距范围为10mm-300mm，变倍倍率为30X，光圈范围为F2.8-360，镜头的光学系统工作波段为：0.4μm-0.85μm，镜头的光学系统中沿光线自左向右入射方向分别设置有前组透镜、变倍组、补偿组、后组透镜，所述补偿组和后组透镜之间设置有孔径光阑，后组透镜的后端还依次设置有像面img和截止滤光片，截止滤光片可截掉0.25μm-0.85μm波段的光，并使0.95μm-1.3μm光谱波段的透过率大于98%。
作为本发明一种网络视频监控用高清透雾变焦镜头的进一步改进：所述前组透镜与变倍组之间的空气间隔为22mm-110mm，变倍组和补偿组之间的空气间隔为5mm-145mm，变倍组与后组透镜之间的空气间隔为3mm-42mm。
作为本发明一种网络视频监控用高清透雾变焦镜头的进一步改进：所述前组透镜沿光轴方向依次包括第一胶合组、弯月透镜和平凸透镜，第一胶合组与弯月透镜之间的空气间隔是4mm，弯月透镜与平凸透镜之间的空气间隔是4.6mm。
作为本发明一种网络视频监控用高清透雾变焦镜头的进一步改进：所述变倍组沿光轴方向依次包括胶合组、双凹透镜和后胶合组，胶合组与双凹透镜之间的空气间隔是2.5mm，双凹透镜与后胶合组之间空气间隔是2.5mm。
作为本发明一种网络视频监控用高清透雾变焦镜头的进一步改进：所述补偿组沿光轴方向依次包括胶合组、双凹透镜和后胶合组，胶合组与双凹透镜之间的空气间隔是1.5mm，双凹透镜与后胶合组之间空气间隔是1.5mm。
作为本发明一种网络视频监控用高清透雾变焦镜头的进一步改进：所述后组透镜沿光轴方向依次包括胶合组、平透透镜和后胶合组，胶合组与平透透镜之间的空气间隔是0.5mm，平透透镜与后胶合组之间的空气间隔是0.3mm。
作为本发明一种网络视频监控用高清透雾变焦镜头的进一步改进：所述补偿组中胶合组和后胶合组由H-LaK12光学材料制成，双凹透镜由H-FK61光学材料制成。
有益效果
本发明的高清透雾变焦镜头用于网络视频监控，一方面，该高清透雾变焦镜头实现了大口径小型化，具有结构尺寸短小以及重量轻等优点；另一方面，镜头光学件膜系设计完全和传感器光谱范围相吻合，它将有利于其杂散光和鬼影的消除，这样将大大提高镜头的分辨率，而且提高镜头反差能力，它不仅提高系统再现被摄景物细节能力，而且再现被摄景物低反差细节，其反差越高，画面景物轮廓光鲜，边沿锐利，层次丰硕，质感强烈，影调明朗；并且该镜头可在雨、雾等恶劣的天气条件下，依然具有较高的图像对比度和清晰度。
附图说明
图1为本发明高清透雾变焦镜头的光学系统示意图；
图2为本发明高清透雾变焦镜头在雾天抓拍效果图；
图3为本发明高清透雾变焦镜头在不同时间段抓拍效果图a；
图4为本发明高清透雾变焦镜头在不同时间段抓拍效果图b；
图5为本发明高清透雾变焦镜头在不同时间段抓拍效果图c；
图6为本发明高清透雾变焦镜头在不同时间段抓拍效果图d；
图7为本发明高清透雾变焦镜头在不同时间段抓拍效果图e；
图中标记：1、前组透镜，2、变倍组，3、补偿组，4、后组透镜，5、孔径光光阑，6、像面img，7、截止滤光片。
具体实施方式
如图所示：一种网络视频监控用高清透雾变焦镜头，该高清透雾变焦镜头的焦距范围为10mm-300mm，变倍倍率为30X，光圈范围为F2.8-360，镜头的光学系统工作波段为：0.4μm-0.85μm，镜头的光学系统中沿光线自左向右入射方向分别设置有前组透镜、变倍组、补偿组、后组透镜，前组透镜与变倍组之间的空气间隔为22mm-110mm，变倍组和补偿组之间的空气间隔为5mm-145mm，变倍组与后组透镜之间的空气间隔为3mm-42mm，所述补偿组和后组透镜之间设置有孔径光阑，后组透镜的后端还依次设置有像面img和截止滤光片(截止滤光片可切换，在雾天时使用)，截止滤光片可截掉0.25μm-0.85μm波段的光，并使0.95μm-1.3μm光谱波段的透过率大于98%。前组透镜沿光轴方向依次包括第一胶合组、弯月透镜和平凸透镜，第一胶合组与弯月透镜之间的空气间隔是4mm，弯月透镜与平凸透镜之间的空气间隔是4.6mm。变倍组沿光轴方向依次包括胶合组、双凹透镜和后胶合组，胶合组与双凹透镜之间的空气间隔是2.5mm，双凹透镜与后胶合组之间空气间隔是2.5mm。补偿组沿光轴方向依次包括胶合组、双凹透镜和后胶合组，胶合组与双凹透镜之间的空气间隔是1.5mm，双凹透镜与后胶合组之间空气间隔是1.5mm。
所述后组透镜沿光轴方向依次包括胶合组、平透透镜和后胶合组，胶合组与平透透镜之间的空气间隔是0.5mm，平透透镜与后胶合组之间的空气间隔是0.3mm。
所述补偿组中胶合组和后胶合组由H-LaK12光学材料制成，双凹透镜由H-FK61光学材料制成。
变焦镜头在使用的过程中，由于它的倍率可以在一定的范围内以不同的速度，不间断的进行改变，因此它能在物体不变的情况下，可观察到可缓可急并连续地改变像面大小的效果，从而产生强烈的真实感和艺术上的不同表现力，而高清变焦镜头的大口径小型化，结构尺寸短小，重量轻是镜头设计的关键，而在设计中合理选择光学材料，拟定最佳设计方案，确定合理的光焦度分配，不仅是校正镜头像差的需要，而且对于结构尺寸控制，起到关键作用，为使镜头大口径小型化，在设计中采用一个到两个半径是非球面，不仅减少透镜数量，而且提高了传递函数，其光学系统空间频率MTF在30LP/mm到80LP/mm值在0.4以上。
为实现镜头的高清，在镜头的光学件表面膜系设计中，其光谱范围则和传感器的光谱要完全匹配，目前传感器的光谱响应范围在0.4μｍ-1.25μｍ，镜头光学件膜系设计完全和传感器光谱范围相吻合，它将有利于其杂散光和鬼影的消除，这样将大大提高镜头的分辨率，而且提高镜头反差能力，它不仅提高系统再现被摄景物细节能力，而且再现被摄景物低反差细节，其反差越高，画面景物轮廓光鲜，边沿锐利，层次丰硕，质感强烈，影调明朗。
根据技术要求，在能见度为0.15∽0.3公里时，对人员的观察识别距离不小于能见度的2倍以上，由于雾气是由水蒸气和气溶胶粒子组成，由于大气中各种颗粒的大小、类型以及聚集程度的不同产生的晴、霾、雾、云、雨等各种天气，在晴朗的天气条件下，从物体表面反射的光线基本不会受大气中各种成分的影响发生散射、吸收、反射等现象，能够直接到达成像设备，获得清晰的无雾图像，在有雾的天气下，从物体表面反射的光线在到达成像设备中会受到空气中悬浮颗粒的影响，可见光衰减严重，但在光波0.95μm-1.3μm波段大气窗口，透过率衰减小，为减少不同频率对成像的干扰，在截止滤光片的膜系设计中，将紫外光和可见光即0.25μm-0.85μm波段完全截掉，其透过率小于1%，突出透过近红外波段的能力，使CCD或者CMOS芯片光谱响应的含量集中在很窄的光谱范围内，这个光谱区正好是大气雨、雪、雾、霾和烟雾的敏感区，使0.95μm-1.3μm光谱波段的透过率达到98%，使其观测距离在雨、雪、雾的天气达到其它观测距离的2倍以上，根据大气光学这一性质设计制作的近红外波段截止虑光片，将其设置在白光摄像机CCD芯片到变焦镜头焦面之间，根据天气不同和能见度不同自动选择切换模式，提高成像质量达到透雨、雾目的，如图2所示，是在凌晨6点，能见度在0.3公里薄雾天时所拍摄距摄像机1.5公里的景物；
根据技术要求，昼间在可通视和能见度大于5公里条件下，变焦镜头采用可见光波段0.4μm—0.7μm，在系统的宽带膜系设计中，完全覆盖可见光波段，并与CMOS传感器光谱灵敏度相匹配，光学变焦，宽动态技术，就是在非常强烈对比下让摄像机看到影像特色而运用的一种技术，很好解决了影像传感器的动态范围，要比传统只有3：1动态范围的摄像机超出几十倍，能在黎明、黄昏或者阴天都能看的清清楚楚。如图3-7所示，为不同的时间段用所设计变焦系统及匹配摄像机所抓拍的照片。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，,但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种网络视频监控用高清透雾变焦镜头，其特征在于：该高清透雾变焦镜头的焦距范围为10mm-300mm，变倍倍率为30X，光圈范围为F2.8-360，镜头的光学系统工作波段为：0.4μm-0.85μm，镜头的光学系统中沿光线自左向右入射方向分别设置有前组透镜、变倍组、补偿组、后组透镜，所述补偿组和后组透镜之间设置有孔径光阑，后组透镜的后端还依次设置有像面img和截止滤光片，截止滤光片可截掉0.25μm-0.85μm波段的光，并使0.95μm-1.3μm光谱波段的透过率大于98%。
2.如权利要求1所述一种网络视频监控用高清透雾变焦镜头，其特征在于：所述前组透镜与变倍组之间的空气间隔为22mm-110mm，变倍组和补偿组之间的空气间隔为5mm-145mm，变倍组与后组透镜之间的空气间隔为3mm-42mm。
3.如权利要求1所述一种网络视频监控用高清透雾变焦镜头，其特征在于：所述前组透镜沿光轴方向依次包括第一胶合组、弯月透镜和平凸透镜，第一胶合组与弯月透镜之间的空气间隔是4mm，弯月透镜与平凸透镜之间的空气间隔是4.6mm。
4.如权利要求1所述一种网络视频监控用高清透雾变焦镜头，其特征在于：所述变倍组沿光轴方向依次包括胶合组、双凹透镜和后胶合组，胶合组与双凹透镜之间的空气间隔是2.5mm，双凹透镜与后胶合组之间空气间隔是2.5mm。
5.如权利要求1所述一种网络视频监控用高清透雾变焦镜头，其特征在于：所述补偿组沿光轴方向依次包括胶合组、双凹透镜和后胶合组，胶合组与双凹透镜之间的空气间隔是1.5mm，双凹透镜与后胶合组之间空气间隔是1.5mm。
6.如权利要求1所述一种网络视频监控用高清透雾变焦镜头，其特征在于：所述后组透镜沿光轴方向依次包括胶合组、平透透镜和后胶合组，胶合组与平透透镜之间的空气间隔是0.5mm，平透透镜与后胶合组之间的空气间隔是0.3mm。
7.如权利要求5所述一种网络视频监控用高清透雾变焦镜头，其特征在于：所述补偿组中胶合组和后胶合组由H-LaK12光学材料制成，双凹透镜由H-FK61光学材料制成。
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| CN201510823740.XA CN105301741A (zh) | 2015-11-24 | 2015-11-24 | 一种网络视频监控用高清透雾变焦镜头 |
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Publications (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105676440A (zh) * | 2016-03-17 | 2016-06-15 | 南阳师范学院 | 一种便携式大视场高清明亮望远变焦镜头 |
| CN106154524A (zh) * | 2016-08-29 | 2016-11-23 | 浙江大华技术股份有限公司 | 一种透雾镜头及摄像机 |
| CN112817135A (zh) * | 2021-01-07 | 2021-05-18 | 南京信息工程大学 | 一种紫外连续变焦望远光学系统 |
| WO2021248442A1 (zh) * | 2020-06-12 | 2021-12-16 | 周连惠 | 一种基于大数据拯救鲸鱼的系统及方法 |
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2015
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