CN107065119A - 一种镜头长度离散可调的针孔摄像机 - Google Patents

一种镜头长度离散可调的针孔摄像机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种镜头长度离散可调的针孔摄像机，包括前置针孔镜头和摄像机，所述前置针孔镜头和摄像机之间还包括有若干中继镜；每个中继镜均能够分别与所述前置针孔镜头和摄像机可拆卸地连接，任意两个中继镜之间均能够可拆卸地连接；另外，所述前置针孔镜头能够可拆卸地连接于所述摄像机；前置针孔镜头为像方远心光路，而中继镜为双远心光路且放大率为1:1。本发明可以根据实际需要(使用场景的不同)选择使用或不使用中继镜以及选择使用中继镜的个数，从而实现光学系统几何参数不变情况下长度的离散可调，增加了特定参数针孔镜头的应用场景，给使用人员带来了便利，节约了成本。

Description

一种镜头长度离散可调的针孔摄像机
技术领域
本发明涉及一种镜头，具体涉及一种镜头长度离散可调的针孔摄像机。
背景技术
在现实生活中，很多场合需要短时间的使用针孔摄像机进行拍摄以获取视频图像资料，如不宜放置大尺寸摄像机以防止破坏整体气氛的临时展览馆。而不同的场景或安装位置对针孔摄像机中针孔镜头的尺寸，尤其是长度，有着不同的要求。然而，对于一款特定参数的针孔镜头来说，其长度往往也是确定的，并不能任意的变化。因此，布置此类场景的公司或个人需要更多的购买并且频繁的更换不同长度的针孔镜头，这大大的限制了某款特定参数针孔镜头的应用范围，从而造成了一定程度的资源浪费。
图1所示为其中一种现有的针孔摄像机。其光学系统包括入射光瞳1，入射光瞳的后面有第一镜组2，第一镜组的后面有决定孔径光阑特性的第二镜组3，第二镜组的后面有控制光能量的孔径光阑和使光学系统具有对称性、校正像差的第三镜组4。该技术是通过增加光学镜片数量对针孔镜头进行二次成像，从而校正像差，减小焦距。在第一镜组2与第二镜组3之间具有第一镜组2理论上所成中间实像，但该中间实像只作为过渡像，因此不校正像差且由第二镜组3与每三镜组4二次成像于最终像面。该技术在焦距一定的情况下长度不能变化，不能适应安装环境多样性，应用场景较为单一。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种镜头长度离散可调的针孔摄像机，通过设置中继镜，可以实现根据实际需要选择中继镜的个数从而使光学系统在几何参数不变的情况下长度离散可调。
一种镜头长度离散可调的针孔摄像机，包括前置针孔镜头和摄像机，所述前置针孔镜头和摄像机之间还包括有若干中继镜；每个中继镜均能够分别与所述前置针孔镜头和摄像机可拆卸地连接，任意两个中继镜之间均能够可拆卸地连接；另外，所述前置针孔镜头能够可拆卸地连接于所述摄像机；前置针孔镜头为像方远心光路，而中继镜为双远心光路且放大率为1:1。
进一步地，前置针孔镜头从物方到像方依次包括孔径光阑、第一正弯月透镜、第二正弯月透镜、双凸正透镜，以及正透镜在前负透镜在后的胶合透镜。
进一步地，前置针孔镜头从物方到像方依次包括孔径光阑、正弯月透镜、正透镜在前负透镜在后组成的第一胶合透镜、正透镜在前负透镜在后组成的第二胶合透镜。
进一步地，所述中继镜主要由前镜组与后镜组组成，前镜组自物方到像方依次包括正透镜在前负透镜在后的双胶合透镜、正透镜、正弯月透镜，所述前镜组和后镜组以中心光阑为镜面完全对称。
更进一步地，各透镜上镀有增透膜。
本发明的有益效果在于：通过设置中继镜并设计每个中继镜均能够分别与所述前置针孔镜头和摄像机可拆卸地连接，任意两个中继镜之间均能够可拆卸地连接，所述前置针孔镜头能够可拆卸地连接于所述摄像机，将前置针孔镜头设计为像方远心光路而中继镜为双远心光路且放大率为1:1，因此可以根据实际需要(使用场景的不同)选择使用或不使用中继镜以及选择使用中继镜的个数，从而实现光学系统几何参数不变情况下长度的离散可调，增加了特定参数针孔镜头的应用场景，给使用人员带来了便利，节约了成本。
附图说明
图1为现有的针孔摄像机的光路结构示意图。
图2为本发明中前置针孔镜头、中继镜以及摄像机的连接形式实施例示意图(所有内螺纹部分均为局部剖视图)；
图3、图4、图5分别为本发明的中继镜数量不同时的示意图；
图6为本发明中前置针孔镜头和中继镜的配合原理示意图；
图7为本发明在具有多个中继镜时的原理示意图；
图8为本发明实施例1中前置针孔镜头的结构示意图；
图9为本发明实施例1中中继镜的结构示意图；
图10为本发明实施例1中前置针孔镜头与中继镜的连接示意图
图11为本发明实施例1中的整体光路示意图；
图12为本发明实施例2中前置针孔镜头的结构和光路示意图；
图13为本发明实施例2中的整体光路示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。
一种镜头长度离散可调的针孔摄像机，包括前置针孔镜头和摄像机，所述前置针孔镜头和摄像机之间还包括有若干中继镜；每个中继镜均能够分别与所述前置针孔镜头和摄像机可拆卸地连接，任意两个中继镜之间均能够可拆卸地连接；另外，所述前置针孔镜头能够可拆卸地连接于所述摄像机；前置针孔镜头为像方远心光路，而中继镜为双远心光路且放大率为1:1。
在本实施例中，所述前置针孔镜头、中继镜和摄像机的连接方式如图2所示，前置针孔镜头100、若干中继镜200以及摄像机300之间的任意两者均可以以螺纹形式进行可拆卸地连接。所述前置针孔镜头100的后部外表面设有外螺纹1001，每个中继镜200的前端和后端均分别设置前端内螺纹2001和后端外螺纹2002，所述摄像机的正面设有内螺纹3001，外螺纹1001、前端内螺纹2001和后端外螺纹2002、内螺纹3001的螺纹均为同一规格。从而，每个中继镜均可以通过前端内螺纹与前置针孔镜头的外螺纹螺纹连接，并均可以通过其后端外螺纹与所述摄像机的内螺纹螺纹连接，前置针孔镜头和摄像机也可以直接螺纹连接。进而，可以实现中继镜数量的调节。使用时，将需要数量的中继镜依次连接起来，位于最前的中继镜连接前置针孔镜头，位于最后的中继镜连接摄像机。
如图6所示，前置针孔镜头100的像方主光线1、中继镜200的物方主光线2、像方主光线3均与光轴平行，即前置针孔镜头为像方远心光路而中继镜为双远心光路且放大率为1:1。
如图7所示，前置针孔镜头、中继镜的像面尺寸与摄像机的靶面尺寸相同且转接中继镜后光学系统的焦距等几何参数不变。设前置针孔镜头的光学长度为L1，中继镜的光学长度为L2，则套装的最终光学总长L由下式计算得出：
L＝L1+n*L2
其中，n为中继镜的实际使用数量。因此，所述针孔摄像机在单独使用前置针孔镜头时光学总长最小为L1，当转接中继镜时可延长，延长数值为中继镜光学长度L2的整数倍。
即，所述中继镜可以选择不使用，如图3所示，也可以根据需要改变使用的数量，如图4、图5所示。
实施例1
在本实施例中，所述前置针孔镜头100的装配结构如图8所示，部光学要素从物方到像方依次包括孔径光阑101、第一正弯月透镜102、第二正弯月透镜103、双凸正透镜104、正透镜105在前负透镜106在后的胶合透镜108，其中孔径光阑101由前置针孔镜头镜筒110前端的机械小孔形成。物方光线通过孔径光阑101后再经由各光学元件最终成像在有限距离处，形成实像107。各光学透镜依次放置在前置针孔镜头镜筒110内，分别由第一隔圈111、第二隔圈112和第三隔圈113间隔开并保证各元件之间的距离，由压圈114以螺纹形式旋入前置针孔镜头镜筒110内将所有元件压紧。前置针孔镜头镜筒110的外壁为直径12mm、螺距0.5mm的外螺纹。
在本实施例中，所述中继镜200的装配结构如图9所示，全部光学要素分为以中心孔径光阑206为基准完全对称的前后两组，前后两组均包括正透镜202在前负透镜203在后的双胶合透镜207、正透镜204以及正弯月透镜205。前组像201经过中继镜200的全部光学透镜后形成后组像208。所有光学透镜依次放置在中继镜内镜筒217内，分别由两个第一隔圈213、两个第二隔圈214和中心隔圈216间隔开并保证各元件之间的距离，定心隔圈215用于防止前组中正弯月透镜205的偏心，与中心隔圈216胶合在一起，由两个压圈212分别以螺纹形式旋入中继镜内镜筒217的两端将所有元件压紧。中继镜内镜筒217置于中继镜外镜筒210内，前端与镜间隔圈211相接，后端由外压圈218以螺纹形式压紧。镜间隔圈211以螺纹形式固定在中继镜外镜筒210内，用于将前置针孔镜头100与中继镜200间隔开并保证两者之间距离的精确性。中继镜外镜筒210的前端内壁为直径12mm、螺距0.5mm的前端内螺纹，可与前置针孔镜头的外螺纹精确配合，后端外壁为相同规格的后端外螺纹，可与另一个中继镜的前端内螺纹或摄像机的内螺纹精确配合，如图10所示。摄像机的内螺纹也可以与前置针孔镜头100的外螺纹螺纹连接。
表1列出本实施例中前置针孔镜头的光学结构参数。
表1
面序号 曲率半径 中心厚度 直径 玻璃牌号
1(光阑) ∞ 2.7 1
2 -2.764 2 3.8 LAK3
3 -4.253 0 6.6
4 -31.51 1.5 8 LAK3
5 -7.075 0 8
6 18.684 1.6 8.6 LAK3
7 -18.684 0 8.6
8 8.408 2.3 8.6 LAK3
9 -12.077 0.9 8.6 ZF72
10 8.457 3.748 6.6
11(像面) ∞ 6
表2列出本实施例中前置针孔镜头的重要系统参数。
表2
表3列出本实施例中中继镜的光学结构参数。
表3
面序号 曲率半径 中心厚度 直径 玻璃牌号
1(物面) ∞ 4.446 6
2 11.747 4 6.8 ZK9
3 -3.939 1 6.8 ZF13
4 -15.925 0 7
5 5.038 1.8 7 ZK9
6 -63.596 1.9 7
7 1.631 1 3 ZK9
8 1.104 0.6 1.6
9(光阑) ∞ 0.6 1
10 -1.104 1 1.6 ZK9
11 -1.631 1.9 3
12 63.596 1.8 7 ZK9
13 -5.038 0 7
14 15.925 1 7 ZF13
15 3.939 4 6.8 ZK9
16 -11.747 4.446 6.8
17(像面) ∞ 6
表4列出本实施例中中继镜的重要系统参数
表4
表1-4的数值单位均为mm。
在本实施例中，转接一个中继镜时的光路系统如图11所示。
本实施中，前置针孔镜头100的光学长度L1为14.75mm，中继镜200的光学长度L2为29.5mm，根据技术方案中给出的公式，套装的最终光学总长为：
L＝14.75+n*29.5
根据实际需要选择中继镜的个数，即n值，可实现光学系统几何参数不变情况下长度的离散可调。
实施例2
如图12所示，本实施例中前置针孔镜头100的光学结构从物方到像方依次为孔径光阑111、正弯月透镜112、正透镜113在前负透镜114在后组成的第一胶合镜118、正透镜115在前负透镜116在后组成的第二胶合镜119。本实施例中前置针孔镜头100所成像117的大小与实施例1中相同，因此可以与实施例1中的中继镜200匹配使用。在本实施例中的前置针孔镜头的组装方式可以参照实施例1中的前置针孔镜头的组装结构。
表5列出本实施例中前置针孔镜头的光学结构参数。
表5
*单位均为mm，玻璃牌号为成都光明公司提供
表6列出本实施例中前置针孔镜头的重要系统参数。
表6
焦距 5 像面尺寸(对角线) 6
光阑直径 1 光学长度 15.9
*单位均为mm
本实施例在转接一个中继镜时的光路如图13所示。
另外，在实施例1和实施例2中，各光学透镜可以镀增透膜以提高光能效率，部分光学透镜的部分表面可以是非球面以提高成像质量。
对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，作出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种镜头长度离散可调的针孔摄像机，包括前置针孔镜头和摄像机，其特征在于，所述前置针孔镜头和摄像机之间还包括有若干中继镜；每个中继镜均能够分别与所述前置针孔镜头和摄像机可拆卸地连接，任意两个中继镜之间均能够可拆卸地连接；另外，所述前置针孔镜头能够可拆卸地连接于所述摄像机；前置针孔镜头为像方远心光路，而中继镜为双远心光路且放大率为1:1。
2.根据权利要求1所述的镜头长度离散可调的针孔摄像机，其特征在于，前置针孔镜头从物方到像方依次包括孔径光阑、第一正弯月透镜、第二正弯月透镜、双凸正透镜，以及正透镜在前负透镜在后的胶合透镜。
3.根据权利要求1所述的镜头长度离散可调的针孔摄像机，其特征在于，前置针孔镜头从物方到像方依次包括孔径光阑、正弯月透镜、正透镜在前负透镜在后组成的第一胶合透镜、正透镜在前负透镜在后组成的第二胶合透镜。
4.根据权利要求1所述的镜头长度离散可调的针孔摄像机，其特征在于，所述中继镜主要由前镜组与后镜组组成，前镜组自物方到像方依次包括正透镜在前负透镜在后的双胶合透镜、正透镜、正弯月透镜，所述前镜组和后镜组以中心光阑为镜面完全对称。
5.根据权利要求2-4任一所述的镜头长度离散可调的针孔摄像机，其特征在于，各透镜上镀有增透膜。
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