CN105338224B - 一种监控变焦镜头及具有其的摄像机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种监控变焦镜头及具有其的摄像机。所述监控变焦镜头包括：前固定组镜片；后固定组镜片；光阑，其设置在所述前固定组镜片与后固定组镜片之间；变焦组镜片，其以可运动的方式设置在镜头中，且位于所述前固定组镜片与光阑之间；以及聚焦组镜片，其以可运动的方式设置在镜头中，且位于所述光阑与后固定组镜片之后，其中，所述监控变焦镜头在最大焦距端使用时的最大光圈，与其在最小焦距端使用时的最大光圈相同；以及所述监控变焦镜头在中间焦距段使用时的最大光圈，与在最小焦距端使用时的最大光圈相同。本发明的有益效果：镜头在任意焦距下使用，其最大光圈都不会减小；相比搭配其他镜头，搭配此种镜头使用的摄像机，具有更好的低照度效果。

Description

一种监控变焦镜头及具有其的摄像机

技术领域

本发明涉及视频监控技术领域，特别是涉及一种监控变焦镜头及具有其的摄像机。本发明涉及监控摄像机镜头领域，尤其涉及一种恒定大光圈的变焦镜头。

背景技术

目前监控摄像机应用已经越来越广泛，摄像机对镜头性能的要求也越来越高。通过镜头的变焦功能，摄像机可以实现对远近不同的景物进行拍摄与监控。当镜头调节到较短焦距时，摄像机可以监控较近的景物；当镜头调节到较长焦距时，摄像机可以监控较远的景物。

光圈值是标识镜头通光能力大小的参数，光圈值越大，镜头的通光能力越强；光圈值越小，镜头的通光能力越弱。当摄像机快门时间一定时，如果光圈值较大，镜头可以将较多的入射光传递到摄像机感光芯片上，通过感光芯片的光电转换，最终摄像机输出的图像亮度较高；反之，如果光圈值较小，镜头只能将较少的入射光传递到摄像机感光芯片上，最终摄像机输出的图像亮度也会较低。

目前监控摄像机在夜晚等照度较低的环境下使用的情况比较普遍，在这种环境下使用时，摄像机感光芯片捕获的光强一般越大越好。因此镜头光圈值(尤其是与最大光圈相对应的光圈值)的大小显得尤为重要，镜头的光圈值越小，摄像机芯片捕获的光强越大，摄像机最终输出的图像的亮度也越高，图像的整体质量往往也越好。

目前监控领域的变焦镜头，在变焦过程中光圈值通常是变化的，焦距越大，光圈值越小。镜头焦距最小时，光圈值最大；镜头焦距变大，光圈值便减小；镜头焦距最大时，光圈值最小。而且，镜头最大焦距时的光圈值比最小焦距时的光圈要小很多。如目前较常见的CS接口的变焦监控镜头，最小焦距时的光圈值(光圈的倒数)普遍在2.0以内，而最大焦距时的光圈值则在3.0以上。由于摄像机工作场景比较复杂，镜头实际使用的焦距很可能并非是最小焦距。而这种普通镜头不在最小焦距使用时，镜头的通光能力都会有一定程度的下降，这种影响最终会在摄像机输出的图像上体现出来：摄像机输出的图像变的较暗，尤其是拍摄一些超低照度的场景时，输出的图像很黑，严重影响图像整体的质量。虽然一些图像处理方法可以在一定程度上提高图像的亮度，但这会同时使图像噪点等增多，也会影响图像的质量。

发明内容

光阑是指一个用来控制光束透过镜头，进入摄像机感光面的光量的装置。

光圈值，是相对光圈，并非光阑的物理孔径。光圈值＝镜头的焦距/镜头的入瞳孔径，镜头的入瞳是光阑的共轭像。当镜头的焦距愈大，入瞳孔径愈小，光圈值越大，反之，光圈值愈小。

恒定光圈是指对于变焦镜头而言，在变焦过程中，镜头的最大光圈(对应最小的光圈值)保持不变，在固定光圈的情况下，由于最大光圈与最小光圈是相同的，所以在变焦过程中，镜头始终保持为同一个较大的光圈。恒定光圈镜头是指变焦镜头在所有焦距段都能使用其标称的最大光圈，且最大光圈不会随着焦距的变大而变小。其中，在本发明中，手动光圈与自动光圈表示光阑孔径可调，但整个镜头的最大光圈保持不变。

大光圈是指光圈值小于等于1.7。在监控领域，大光圈镜头会加强摄像机的补光能力，提高摄像机输出图像的亮度，尤其是夜晚环境。

聚焦是调整画面的清晰度，是通过改变焦距实现的。

变焦是调整景物的远近，是通过改变物距实现的。

本发明的目的是提供一种监控变焦镜头来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷。

为此，本发明提供一种监控变焦镜头，所述监控变焦镜头包括：

一种监控变焦镜头，其特征在于，包括：

前固定组镜片，其固定设置在镜头中；

后固定组镜片，其固定设置在镜头中；

光阑，其设置在所述前固定组镜片与后固定组镜片之间；

变焦组镜片，其以可运动的方式设置在镜头中，且位于所述前固定组镜片与光阑之间，用于进行变焦；以及

聚焦组镜片，其以可运动的方式设置在镜头中，且位于所述光阑与后固定组镜片之后，用于进行聚焦，

其中，所述监控变焦镜头在最大焦距端使用时的最大光圈，与其在最小焦距端使用时的最大光圈相同；以及所述监控变焦镜头在中间焦距段使用时的最大光圈，与在最小焦距端使用时的最大光圈相同，所述监控变焦镜头在最小焦距端使用时，最大光圈对应的光圈值小于等于1.7。

优选地，所述监控变焦镜头在最小焦距端使用时，最大光圈对应的光圈值等于1.5。

优选地，所述光阑为固定光圈，通过使变焦组镜片和聚焦组镜片以设定凸轮曲线运动，而保持光圈值恒定。

优选地，所述光阑为自动光圈，通过使变焦组镜片和聚焦组镜片以设定凸轮曲线运动，而保持最大光圈对应的光圈值恒定。

优选地，所述光阑为手动光圈，通过使变焦组镜片和聚焦组镜片以设定凸轮曲线运动，而保持最大光圈对应的光圈值恒定。

优选地，在焦距最小到最大调节过程中，变焦组镜片移动方向不变，聚焦组镜片移动方向有变化，且变焦组镜片的移动量大于聚焦组镜片的移动量。

优选地，所述监控变焦镜头进一步包括：

变焦调节环，其与所述变焦组镜片传动连接，用于调节所述变焦组镜片与所述光阑之间的距离，所述变焦调节环上设置有锁紧螺钉；以及

聚焦调节环，其与所述聚焦组镜片传动连接，用于调节所述光阑与所述聚焦组镜片之间的距离，所述聚焦调节环上设置有锁紧螺钉。

本发明还提供一种摄像机，所述摄像机包括如上所述的监控变焦镜头。

本发明的有益效果：镜头在任意焦距下使用，其最大光圈都保持不变且小于1.5。即使在最大焦距下使用，仍具有和最小焦距时一样的大光圈；全焦距段内，能够保持恒定的较强的通光能力；相比搭配其他镜头，搭配此种镜头使用的摄像机，具有更好的低照度效果。如拍摄傍晚或夜晚的场景时，输出的图像具有较高的亮度，较少的噪点等。从而采用本发明监控变焦镜头的摄像机，尤其适于在较低照度场景中使用。

附图说明

图1是本发明实施例所提供的变焦镜头的外观正视图。

图2是本发明实施例所提供的变焦镜头的外观侧视图。

图3是本发明实施例所提供的镜头在变焦过程中，对内部镜片移动控制的示意图。

图4是本发明实施例所提供的镜头在变焦过程中，变焦组镜片3和聚焦组镜片4的凸轮曲线图。

附图标记：

1	变焦调节环	5	后固定组镜片
				2	聚焦调节环	6	聚焦组镜片
3	前固定组镜片	7	光阑
				4	变焦组镜片

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

根据本发明的监控变焦镜头包括：前固定组镜片；后固定组镜片；光阑，其设置在所述前固定组镜片与后固定组镜片之间；变焦组镜片，其以可运动的方式设置在镜头中，且位于所述前固定组镜片与光阑之间，用于进行变焦；以及聚焦组镜片，其以可运动的方式设置在镜头中，且位于所述光阑与后固定组镜片之后，用于进行聚焦。所述监控变焦镜头在最大焦距端使用时的最大光圈(对应最小光圈值)，与其在最小焦距端使用时的最大光圈相同；以及所述监控变焦镜头在中间焦距段使用时的最大光圈，与在最小焦距端使用时的最大光圈相同。优选地，所述监控变焦镜头在最小焦距端使用时，最大光圈对应的光圈值小于等于1.7。例如，所述监控变焦镜头在最小焦距端使用时，最大光圈对应的光圈值等于1.5。可以理解的是，能够根据需要在最大光圈范围内调节光圈大小。

上述监控变焦镜头的有益效果：镜头在任意焦距下使用，其最大光圈都不会减小，即使在最大焦距下使用，仍具有和最小焦距时一样的大光圈；全焦距段内，能够保持恒定的较强的通光能力；相比搭配其他镜头，搭配此种镜头使用的摄像机，具有更好的低照度效果。如拍摄傍晚或夜晚的场景时，输出的图像具有较高的亮度，较少的噪点等。从而采用本发明监控变焦镜头的摄像机，尤其适于在较低照度场景中使用。

图1是本发明实施例所提供的监控变焦镜头的外观正视图。图2是本发明实施例所提供的监控变焦镜头的外观侧视图。图3是本发明实施例所提供的监控变焦镜头在变焦过程中，对内部镜片移动控制的示意图。

如图1至图3所示，特别是参见图3，用于监控变焦镜头包括：变焦调节环1；聚焦调节环2；前固定组镜片3；变焦组镜片4；后固定组镜片5；聚焦组镜片6；以及光阑7。

入射光线依次穿过前固定组镜片3、变焦组镜片4、光阑7、后固定组镜片5和聚焦组镜片6而到达感光芯片。

光阑7设置在前固定组镜片3与后固定组镜片6之间，用来控制光束透过镜头，进入摄像机感光芯片的光量。

在图示实施例中，光阑7相对于感光芯片的位置是保持不变的。但是可以理解的是，光阑7的位置也可以设置成是可以变化的。有利的是，光阑7相对于感光芯片的位置保持不变，此种方式具有更加简单的结构和控制方式。

需要指出的是，光阑7可以是具有不变光阑孔径的固定光圈，也可以采用可变光阑孔径的自动光圈。在采用自动光圈的情况下，最大光圈保持不变，但是能够通过调小光阑孔径，而获得比最大光圈更小一些的光圈。

变焦组镜片4以可运动的方式设置在镜头中，且位于前固定组镜片3与光阑7之间，用于进行变焦。可以理解的是，变焦调节环1与变焦组镜片4传动连接，用于调节变焦组镜片4与感光芯片(或光阑7)之间的距离。需要指出的是，变焦组镜片4可以是单片镜片，也可以包括多片镜片，且镜片的透镜类型可以是任何适当的类型。

聚焦组镜片6以可运动的方式设置在镜头中，且位于光阑7与后固定组镜片6之后，用于进行聚焦。聚焦调节环2与聚焦组镜片6传动连接，用于调节聚焦组镜片6与光阑7(或感光芯片)之间的距离，由此实现聚焦。需要指出的是，聚焦组镜片6可以是单片镜片，也可以包括多片镜片，且镜片的透镜类型可以是任何适当的类型。

参见图3和图4，在焦距最小到最大调节过程中，变焦组镜片移动方向不变，聚焦组镜片移动方向有变化，且变焦组镜片的移动量大于聚焦组镜片的移动量。也就是说，从最小焦距到最大焦距过程中，变焦组镜片4朝向光阑移动，聚焦组镜片6先朝向光阑移动，然后背向光阑移动。

图4是本发明实施例所提供的镜头在变焦过程中，变焦组镜片3和聚焦组镜片4的凸轮曲线图。

图中横坐标值表示镜头焦距值，纵坐标值表示变焦组镜片4和聚焦组镜片6到光阑7的距离，并以光阑7右侧为正值，左侧为负值。镜头的结构设计保证，当转动镜头的变焦调节环1和聚焦调节环2时，变焦组镜片4和聚焦组镜片6分别按照图示的两条曲线移动，当两组镜片位置在图中都对应同一焦距值时，镜头像质最佳。如当变焦组镜片位于光阑左侧10.5813mm，聚焦组镜片位于光阑右侧26.9937mm时，镜头像质最佳。

可以理解的是，本发明能够通过以下技术方案达到上述目的。镜头的光阑大小和位置固定不变；镜头带有变焦调节环1和聚焦调节环2。转动变焦调节环1，可以改变镜头的焦距，即实现镜头的变焦过程；转动聚焦调节环2，可以使摄像机图像进行微调，使图像达到最清晰，即起到聚焦的作用。需要指出的是，旋转变焦调节环1和聚焦调节环2，将使镜头变焦组镜片3和聚焦组镜片4按某种规律的曲线(参见图4的凸轮曲线)移动，镜头的光圈大小保持不变。也就是说，对于任一焦距，变焦组镜片3相对于光阑的位置和聚焦组镜片4相对于光阑的位置之间具有设定的对应关系。从而，在当镜头焦距最小使用时，最大光圈对应的光圈值为F1.5(或其他设定的大光圈)；镜头焦距变大使用时，最大光圈对应的光圈值不变；当镜头焦距最大使用时，最大光圈对应的光圈值仍是F1.5，即镜头全程恒定大光圈。

表1列出了本实施例提供的变焦镜头的详细技术特点。该镜头在变焦过程中，具有恒定的大光圈F1.5，为摄像机感光芯片提供较高的照度；同时可搭配日夜型摄像机使用，在白天和夜晚工作模式下，都可以提供高清像质。

表1

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种监控变焦镜头，其特征在于，包括：

前固定组镜片(3)，其固定设置在镜头中；

后固定组镜片(5)，其固定设置在镜头中；

光阑(7)，其设置在所述前固定组镜片(3)与后固定组镜片(5)之间；

变焦组镜片(4)，其以可运动的方式设置在镜头中，且位于所述前固定组镜片(3)与光阑(7)之间，用于进行变焦；以及

聚焦组镜片(6)，其以可运动的方式设置在镜头中，且位于所述光阑(7)与后固定组镜片(5)之后，用于进行聚焦，

其中，所述监控变焦镜头在最大焦距端使用时的最大光圈，与其在最小焦距端使用时的最大光圈相同；以及所述监控变焦镜头在中间焦距段使用时的最大光圈，与在最小焦距端使用时的最大光圈相同，所述监控变焦镜头在最小焦距端使用时，最大光圈对应的光圈值小于等于1.7。

2.如权利要求1所述的监控变焦镜头，其特征在于，所述监控变焦镜头在最小焦距端使用时，最大光圈对应的光圈值等于1.5。

3.如权利要求1所述的监控变焦镜头，其特征在于，所述光阑为固定光圈，通过使变焦组镜片和聚焦组镜片以设定凸轮曲线运动，而保持光圈值恒定。

4.如权利要求1所述的监控变焦镜头，其特征在于，所述光阑为自动光圈，通过使变焦组镜片和聚焦组镜片以设定凸轮曲线运动，而保持最大光圈对应的光圈值恒定。

5.如权利要求1所述的监控变焦镜头，其特征在于，所述光阑为手动光圈，通过使变焦组镜片和聚焦组镜片以设定凸轮曲线运动，而保持最大光圈对应的光圈值恒定。

6.如权利要求3-5中任一项所述的监控变焦镜头，其特征在于，在焦距最小到最大调节过程中，变焦组镜片移动方向不变，聚焦组镜片移动方向有变化，且变焦组镜片的移动量大于聚焦组镜片的移动量。

7.如权利要求1所述的监控变焦镜头，其特征在于，进一步包括：

变焦调节环(1)，其与所述变焦组镜片(4)传动连接，用于调节所述变焦组镜片(4)与所述光阑(7)之间的距离，所述变焦调节环(1)上设置有锁紧螺钉；以及

聚焦调节环(2)，其与所述聚焦组镜片(6)传动连接，用于调节所述光阑(7)与所述聚焦组镜片(6)之间的距离，所述聚焦调节环(2)上设置有锁紧螺钉。

8.一种摄像机，其特征在于，包括如权利要求1至7中任一项所述的监控变焦镜头。