CN106501923B - 高分辨率工业摄像镜头 - Google Patents

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朱艳文
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Abstract

本发明涉及一种高分辨率整组移动工业摄像镜头，包括沿光线从左向右入射方向依次设置的光焦度为负的前组A、可变光栏C以及光焦度为正的后组B，所述前组A由正月牙型透镜A‑1、双凸型透镜A‑2以及双凹型透镜A‑3组成，所述双凸型透镜A‑2与双凹型透镜A‑3密接为第一胶合组，所述后组B由双凹型透镜B‑1、双凸型透镜B‑2、双凸型透镜B‑3以及负月牙型透镜B‑4组成，所述双凹型透镜B‑1与双凸型透镜B‑2密接为第二胶合组，所述双凸型透镜B‑3与负月牙型透镜B‑4密接为第三胶合组。本发明不仅光学结构设计合理，而且具有高分辨率，调焦等动作的精确、平稳以及手感良好。

Description

高分辨率工业摄像镜头
技术领域
本发明涉及一种高分辨率工业摄像镜头。
背景技术
科学技术的迅猛发展、人们安全意识的逐渐提高，推动着安防市场的不断进步。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。然而在网络传输和数码变焦的过程中，视频的清晰度（既分辨率）会有一定程度的下降，但与此同时人们对图像解析度的要求却越来越高，因此就对最前端的镜头的分辨率有更高的要求。高分辨率工业摄像镜头具有高分辨率、大靶面、低畸变、短近摄距等特点。在光路设计时选用高折射率，低色散的光学玻璃材料，通过计算机光学辅助设计和优化，使成像分辨率高达500万像素，可以与高清晰度的CCD或CMOS摄像机适配，实现高清晰度视频摄像。同时镜头可实现0.3m近摄距的清晰成像，且畸变低于1%。
早期的镜头结构简单、性能指标低，在图像的清晰度上只能与20～30万像素的标清CCD或CMOS摄像机适配，拍摄效果一般，图片价值不大，只能适应监控领域“看”之需要。这样的分辨率已经远远满足不了现在高清摄像机的要求。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种高分辨率工业摄像镜头，不仅结构设计合理，而且具有高分辨率。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种高分辨率工业摄像镜头，包括沿光线从左向右入射方向依次设置的光焦度为负的前组A、可变光栏C以及光焦度为正的后组B，所述前组A由正月牙型透镜A-1、双凸型透镜A-2以及双凹型透镜A-3组成，所述双凸型透镜A-2与双凹型透镜A-3密接为第一胶合组，所述后组B由双凹型透镜B-1、双凸型透镜B-2、双凸型透镜B-3以及负月牙型透镜B-4组成，所述双凹型透镜B-1与双凸型透镜B-2密接为第二胶合组，所述双凸型透镜B-3与负月牙型透镜B-4密接为第三胶合组。
优选的，所述前组A与后组B之间的空气间隔为7.52mm，所述前组与可变光栏C之间的空气间隔为2.83mm，所述后组与可变光栏C间的空气间隔为4.69mm。
优选的，所述正月牙型透镜A-1与第一胶合组之间的空气间隔是0.22mm，所述第二胶合组与第三胶合组之间的空气间隔是0.18mm。
优选的，所述第一胶合组与正月牙型透镜A-1顺序安装在前组镜筒内，并用前压圈压紧，所述正月牙型透镜A-1与第一胶合组之间设置有AB隔圈。
优选的，所述第二胶合组与第三胶合组顺序安装在后组镜筒内，并用后压圈压紧，所述第二胶合组与第三胶合组之间设置有EF隔圈。
优选的，所述可变光栏C固定在光栏动环中，光栏拨钉连接光栏动环和光栏调节环，所述光栏调节环上设置有与光栏拨钉相配合的孔，所述光栏拨钉末端顶住光栏动环，调节所述光栏调节环带动可变光栏C运转，主镜筒上开设有用以控制光栏开口大小的槽。
优选的，所述后组镜筒的前部与调距座的后部经正反牙相连接，所述调距座经顶丝与调焦环相配合，调节调焦环带动调距座从而带动后组镜筒，从而实现后组镜筒相对前组镜筒与成像靶面间的移动。
优选的，所述前组镜筒经过渡件与连接座固定连接，所述连接座和摄像机对应接口相连实现固定。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明的光学结构中合理分配了前组A和后组B的光焦度，在后组B中，在四片式结构的原型上把镜片改为两组双胶合透镜组，使镜头达到大相对孔径、广角、结构长度短的性能指标，且本发明采用前后组整体移动来实现调焦功能，完全不同于以往的普通镜头的光路结构；
（2）本发明通过合理选配前组A和后组B的七片四组的光学玻璃材料，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150lp/mm.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；
（3）本发明的畸变较小，在1%以下，普通镜头的畸变都会比较大，本发明相对于旧的结构畸变有了更好的控制，本发明的星点图也比较理想，都在3.5个um以内，能量比较集中，达到了高分辨率的要求；
（4）本发明通过设计优化，近摄距可达0.3m，相对于普通的长焦镜头可以在更近的物距上实现清晰成像，这也是工业镜头的一大优点；
（5）本发明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，又考虑到镜头的实用性，采用了前端微“调焦”结构，避免了镜头的极限使用，同时设计了不同的隔圈和压圈来固定镜片，保证镜片间的空气间隔，从而达到镜头的高像质、低畸变。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明实施例的光路示意图。
图2为本发明实施例的光学构造示意图。
图中：
A-前组A，A-1-正月牙型透镜A-1，A-2-双凸型透镜A-2，A-3双凹型透镜A-3；
B-前组B，B-1-双凹型透镜B-1，B-2-双凸型透镜B-2，B-3-双凸型透镜B-3，B-4-负月牙型透镜B-4；
C-可变光栏C；
1-前组镜筒，2-前压圈，3-AB隔圈，4-后组镜筒，5-后压圈，6-EF隔圈，7-光栏动环，8-光栏拨钉，9-光栏调节环，10-调距座，11-顶丝，12-调焦环，13-过渡件，14-连接座，15-连接座顶丝，16-限位片锁紧钉，17-限位片，18-连接座 ，19-锁紧钉，20-锁紧钉。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
如图1~2所示，一种高分辨率工业摄像镜头，包括沿光线从左向右入射方向依次设置的光焦度为负的前组A、可变光栏C以及光焦度为正的后组B，所述前组A由正月牙型透镜A-1、双凸型透镜A-2以及双凹型透镜A-3组成，所述双凸型透镜A-2与双凹型透镜A-3密接为第一胶合组，所述后组B由双凹型透镜B-1、双凸型透镜B-2、双凸型透镜B-3以及负月牙型透镜B-4组成，所述双凹型透镜B-1与双凸型透镜B-2密接为第二胶合组，所述双凸型透镜B-3与负月牙型透镜B-4密接为第三胶合组。
在本发明实施例中，所述前组A与后组B之间的空气间隔为7.52mm，所述前组与可变光栏C之间的空气间隔为2.83mm，所述后组与可变光栏C间的空气间隔为4.69mm。
在本发明实施例中，所述正月牙型透镜A-1与第一胶合组之间的空气间隔是0.22mm，所述第二胶合组与第三胶合组之间的空气间隔是0.18mm。
在本发明实施例中，所述第一胶合组与正月牙型透镜A-1顺序安装在前组镜筒1内，并用前压圈2压紧，所述正月牙型透镜A-1与第一胶合组之间设置有AB隔圈3；所述AB隔圈3为内凹式，可以有效避免杂散光的产生，所述前压圈2保证前组A中的各个镜片的装配稳定性，且拦截杂散光，消除其对镜头成像质量的影响。
在本发明实施例中，所述第二胶合组与第三胶合组顺序安装在后组镜筒4内，并用后压圈5压紧，所述后压圈5来保证后组B中各个镜片的装配稳定性，防止各个镜片松动或者掉出来，所述第二胶合组与第三胶合组之间设置有EF隔圈6，EF隔圈6保证各个镜片之间的空气间隔。
在本发明实施例中，所述可变光栏C固定在光栏动环7中，光栏拨钉8连接光栏动环7和光栏调节环9，所述光栏调节环9上设置有与光栏拨钉8相配合的孔，所述光栏拨钉8末端顶住光栏动环7，调节所述光栏调节环9带动可变光栏C运转，主镜筒上开设有用以控制光栏开口大小的槽；在所述光栏调节环9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。
在本发明实施例中，所述后组镜筒4的前部与调距座10的后部经正反牙相连接，所述调距座10经顶丝11与调焦环12相配合，使调距座10的周向运动变为沿轴线的直线运动，调节调焦环12带动调距座10从而带动后组镜筒4，从而实现后组镜筒4相对前组镜筒1与成像靶面间的移动，为了便于查看，调焦环12和光栏调节环9上面都做了相应的定位点；通过研磨，保证螺纹之间配合的精度，来提高调焦的精度，从而保证镜头在调焦过程中的同心度。
在本发明实施例中，所述前组镜筒1经过渡件13与连接座14固定连接，所述连接座14和摄像机对应接口相连实现固定，从而前组镜筒1也相对于摄像机位置是不变的。
光学元件参数如下表：
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的高分辨率工业摄像镜头。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)

1.一种高分辨率工业摄像镜头，其特征在于：包括沿光线从左向右入射方向依次设置的光焦度为负的前组A、可变光栏C以及光焦度为正的后组B，所述前组A由正月牙型透镜A-1前侧面和后侧面的曲率半径分别为28.12mm和Infinity、双凸型透镜A-2前侧面和后侧面的曲率半径分别为17.85mm和-117.52mm，以及双凹型透镜A-3前侧面和后侧面的曲率半径分别为-117.52mm和8.35mm，所述双凸型透镜A-2与双凹型透镜A-3密接为第一胶合组，所述后组B由双凹型透镜B-1前侧面和后侧面的曲率半径分别为-13.7mm和82.08mm、双凸型透镜B-2前侧面和后侧面的曲率半径分别为82.08mm和-16.21mm、双凸型透镜B-3前侧面和后侧面的曲率半径分别为33.17mm和-19.28mm以及负月牙型透镜B-4前侧面和后侧面的曲率半径分别为-19.28mm和206.03mm，所述双凹型透镜B-1与双凸型透镜B-2密接为第二胶合组，所述双凸型透镜B-3与负月牙型透镜B-4密接为第三胶合组，所述后组镜筒的前部与调距座的后部经正反牙相连接，所述调距座经顶丝与调焦环相配合，调节调焦环带动调距座从而带动后组镜筒，从而实现后组镜筒相对前组镜筒与成像靶面间的移动，所述前组镜筒经过渡件与连接座固定连接，所述连接座和摄像机对应接口相连实现固定。
2.根据权利要求1所述的高分辨率工业摄像镜头，其特征在于：所述前组A与后组B之间的空气间隔为7.52mm，所述前组与可变光栏C之间的空气间隔为2.83mm，所述后组与可变光栏C间的空气间隔为4.69mm。
3.根据权利要求1所述的高分辨率工业摄像镜头，其特征在于：所述正月牙型透镜A-1与第一胶合组之间的空气间隔是0.22mm，所述第二胶合组与第三胶合组之间的空气间隔是0.18mm。
4.根据权利要求1所述的高分辨率工业摄像镜头，其特征在于：所述第一胶合组与正月牙型透镜A-1顺序安装在前组镜筒内，并用前压圈压紧，所述正月牙型透镜A-1与第一胶合组之间设置有AB隔圈。
5.根据权利要求1所述的高分辨率工业摄像镜头，其特征在于：所述第二胶合组与第三胶合组顺序安装在后组镜筒内，并用后压圈压紧，所述第二胶合组与第三胶合组之间设置有EF隔圈。
6.根据权利要求1所述的高分辨率工业摄像镜头，其特征在于：所述可变光栏C固定在光栏动环中，光栏拨钉连接光栏动环和光栏调节环，所述光栏调节环上设置有与光栏拨钉相配合的孔，所述光栏拨钉末端顶住光栏动环，调节所述光栏调节环带动可变光栏C运转，主镜筒上开设有用以控制光栏开口大小的槽。
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