CN110426820B - 低畸变宽光谱高分辨率透雾电视摄像镜头及其装配方法 - Google Patents

低畸变宽光谱高分辨率透雾电视摄像镜头及其装配方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低畸变宽光谱高分辨率透雾电视摄像镜头及其装配方法，所述镜头的光学系统包括前组A、光阑C和后组B，前组A自前向后依次为负弯月型透镜A‑1、正月牙型透镜A‑2和由双凸透镜A‑3、双凹透镜A‑4、正弯月型透镜A‑5三者密接的第一胶合组；后组B自前向后依次为由正弯月型透镜B‑1和双凹透镜B‑2密接的第二胶合组、双凸透镜B‑3和负弯月型透镜B‑4。本发明镜头结构简单、合理、紧凑；在450‑1000nm光谱范围内具有高解像力，可与500万像素高分辨率CCD或CMOS摄像机适配适配，实现雨天、雾天、烟雾等特殊环境下，依然具有足够的能量通过镜头成像，提供高质量的图像，满足目标识别、跟踪的要求。

Description

低畸变宽光谱高分辨率透雾电视摄像镜头及其装配方法
技术领域
本发明涉及一种低畸变宽光谱高分辨率透雾电视摄像镜头及其装配方法。
背景技术
小型电视监控摄像机的出现和应用已有 20 ～ 30 年的历史了，有多种多样规格型号的微型摄像镜头与其配套。它们的性能指标低，只适配于100万左右像素的普通摄像机；适应的光谱范围窄，只能在 480nm～700nm 的白昼光线条件下使用，无法实现透雾功能，对于复杂环境无法满足要求；图像畸变大的镜头，对于电视摄像跟踪识别系统的校正带来额外的计算量。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种结构简单紧凑，在450-1000nm光谱范围内可清晰成像的低畸变宽光谱高分辨率透雾电视摄像镜头，可与500万像素高分辨率CCD或CMOS摄像机适配适配。
本发明采用以下方案实现：一种低畸变宽光谱高分辨率透雾电视摄像镜头，所述镜头的光学系统由沿光线自前向后入射方向依次设置的前组A、光阑C和后组B组成，所述前组A由自前向后依次设置的负弯月型透镜A-1、正月牙型透镜A-2和由双凸透镜A-3、双凹透镜A-4、正弯月型透镜A-5三者密接的第一胶合组组成；所述后组B由自前向后依次设置的由正弯月型透镜B-1和双凹透镜B-2密接的第二胶合组、双凸透镜B-3和负弯月型透镜B-4组成。。
进一步的，所述负弯月型透镜A-1与正月牙型透镜A-2之间的空气间隔为2.3mm，所述正月牙型透镜A-2和第一胶合组之间的空气间隔为0.1mm，所述第一胶合组和光阑C之间的空气间隔为0.74mm，所述光阑C和第二胶合组之间的空气间隔0.1mm，所述第二胶合组和双凸透镜B-3之间的空气间隔为3.47mm，所述双凸透镜B-3和负弯月型透镜B-4之间的空气间隔为3.63mm。
进一步的，所述镜头的机械结构包括安装有前组A和后组B的主镜筒，主镜筒后端内孔中设置有顶着负弯月型透镜B-4后端面外缘部的限位凸环，负弯月型透镜A-1和正月牙型透镜A-2之间设置有第一隔圈，正月牙型透镜A-2和第一胶合组之间设置有第二隔圈，第一胶合组和第二胶合组之间设置有第三隔圈，第二胶合组和双凸透镜B-3之间设置有第三隔圈，双凸透镜B-3和负弯月型透镜B-4之间设置有第四隔圈，主镜筒前端螺纹连接有压着负弯月型透镜A-1前端面外缘部的压圈。
一种如上所述低畸变宽光谱高分辨率透雾电视摄像镜头的装配方法，将负弯月型透镜A-1、第一隔圈、正月牙型透镜A-2、第二隔圈、第一胶合组、第三隔圈、第二胶合组、第四隔圈、双凸透镜B-3、第五隔圈和负弯月型透镜B-4依次装入主镜筒中，然后在主镜筒前端螺纹连接上压着负弯月型透镜A-1前端面外缘部的压圈。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明低畸变宽光谱高分辨率透雾电视摄像镜头结构简单、合理、紧凑；在450-1000nm光谱范围内具有高解像力，可与500万像素高分辨率CCD或CMOS摄像机适配适配，实现雨天、雾天、烟雾等特殊环境下，依然具有足够的能量通过镜头成像，提供高质量的图像，满足目标识别、跟踪的要求。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例镜头的光学系统结构图；
图2 为本发明实施例镜头的20℃MTF图；
图3 为本发明实施例镜头的-40℃MTF图；
图4 为本发明实施例镜头的+60℃MTF图。
具体实施方式
如图1~4所示，一种低畸变宽光谱高分辨率透雾电视摄像镜头，所述镜头的光学系统由沿光线自前向后入射方向依次设置的前组A、光阑C和后组B组成，所述前组A由自前向后依次设置的负弯月型透镜A-1、正月牙型透镜A-2和由双凸透镜A-3、双凹透镜A-4、正弯月型透镜A-5三者密接的第一胶合组组成；所述后组B由自前向后依次设置的由正弯月型透镜B-1和双凹透镜B-2密接的第二胶合组、双凸透镜B-3和负弯月型透镜B-4组成。其中负弯月型透镜A-1作为镜头的整流罩使用。
在本实施例中，所述负弯月型透镜A-1与正月牙型透镜A-2之间的空气间隔为2.3mm，所述正月牙型透镜A-2和第一胶合组之间的空气间隔为0.1mm，所述第一胶合组和光阑C之间的空气间隔为0.74mm，所述光阑C和第二胶合组之间的空气间隔0.1mm，所述第二胶合组和双凸透镜B-3之间的空气间隔为3.47mm，所述双凸透镜B-3和负弯月型透镜B-4之间的空气间隔为3.63mm；所述负弯月型透镜B-4与像面之间的空气间隔2.68mm。
本发明镜头具有低畸变，大相对孔径、高分辨率、宽光谱透雾、光学无热化等优点；该镜头不仅能适应电视摄像的高分辨率的发展要求，提升微型摄像系统的图像画质，提升画面的真实性；也能适应电视摄像透雾的要求，提升镜头在复杂环境下的应用。
本发明镜头中各个镜片的具体参数见下表：
本发明镜头由上述镜片构成的光学系统达到以下光学指标：
1.焦距 ：f′=25mm；
2.相对孔径 F=1.6；
3.视场角 ：2w≥ 17.83°(像方像视场 2η≥ Ф8mm)；
4.畸变：＜1.5%；
5.分辨率：可与500万像素高分辨率CCD或CMOS摄像机适配适配；
6.光路总长∑L≤ 35mm，光学后截距≥ 2mm；
7.适用谱线范围 ：450nm ～ 1000nm。
在本实施例中，负弯月型透镜A-1、正月牙型透镜A-2、双凸透镜A-3、双凹透镜A-4、正弯月型透镜A-5、正弯月型透镜B-1、双凹透镜B-2、双凸透镜B-3和负弯月型透镜B-4的材料依次为H-K9L、D-LAF50、H-FK69、H-TF5、H-ZBAF50、ZF7L、H-ZLAF57、H-ZBAF16、H-ZLAF66GT；通过不同材料的合理搭配实现镜头高低温无热化，不同材料的温度折射率系数选择至关重要；采用不同材料光学材料，有效校正了系统二级光谱像差，使镜头在450-1000nm光谱范围内清晰成像，在雨、雪、薄雾等特殊天候条件下，有效利用近红外波段较长能够绕射过细小颗粒物的特点实现较强的透雾的功能；不同的DNDT材料合理搭配，能够满足高低温（-40℃~+60℃）要求。
本发明结构简单、合理、紧凑；在450-1000nm光谱范围内具有高解像力，实现雨天、雾天、烟雾等特殊环境下，依然具有足够的能量通过镜头成像，提供高质量的图像，满足目标识别、跟踪的要求。
本发明低畸变宽光谱高分辨率透雾电视摄像镜头的机械结构（图中未示出）为常规结构，属于现有技术，在此不做详细阐述；镜头的机械结构包括安装有前组A和后组B的主镜筒，主镜筒后端内孔中设置有顶着负弯月型透镜B-4后端面外缘部的限位凸环，负弯月型透镜A-1和正月牙型透镜A-2之间设置有第一隔圈，正月牙型透镜A-2和第一胶合组之间设置有第二隔圈，第一胶合组和第二胶合组之间设置有第三隔圈，第二胶合组和双凸透镜B-3之间设置有第三隔圈，双凸透镜B-3和负弯月型透镜B-4之间设置有第四隔圈，主镜筒前端螺纹连接有压着负弯月型透镜A-1前端面外缘部的压圈。
一种如上所述低畸变宽光谱高分辨率透雾电视摄像镜头的装配方法，将负弯月型透镜A-1、第一隔圈、正月牙型透镜A-2、第二隔圈、第一胶合组、第三隔圈、第二胶合组、第四隔圈、双凸透镜B-3、第五隔圈和负弯月型透镜B-4依次装入主镜筒中，然后在主镜筒前端螺纹连接上压着负弯月型透镜A-1前端面外缘部的压圈。
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (4)

1.一种低畸变宽光谱高分辨率透雾电视摄像镜头，其特征在于：所述镜头的光学系统由沿光线自前向后入射方向依次设置的前组A、光阑C和后组B组成，所述前组A由自前向后依次设置的负弯月型透镜A-1、正月牙型透镜A-2和由双凸透镜A-3、双凹透镜A-4、正弯月型透镜A-5三者密接的第一胶合组组成；所述后组B由自前向后依次设置的由正弯月型透镜B-1和双凹透镜B-2密接的第二胶合组、双凸透镜B-3和负弯月型透镜B-4组成；光学系统的焦距 ：f′=25mm；相对孔径 F=1.6；视场角 ：2w≥ 17.83°；光路总长∑L≤ 35mm，光学后截距≥ 2mm。
2.根据权利要求1所述的低畸变宽光谱高分辨率透雾电视摄像镜头，其特征在于：所述负弯月型透镜A-1与正月牙型透镜A-2之间的空气间隔为2.3mm，所述正月牙型透镜A-2和第一胶合组之间的空气间隔为0.1mm，所述第一胶合组和光阑C之间的空气间隔为0.74mm，所述光阑C和第二胶合组之间的空气间隔0.1mm，所述第二胶合组和双凸透镜B-3之间的空气间隔为3.47mm，所述双凸透镜B-3和负弯月型透镜B-4之间的空气间隔为3.63mm。
3.根据权利要求1所述的低畸变宽光谱高分辨率透雾电视摄像镜头，其特征在于：所述镜头的机械结构包括安装有前组A和后组B的主镜筒，主镜筒后端内孔中设置有顶着负弯月型透镜B-4后端面外缘部的限位凸环，负弯月型透镜A-1和正月牙型透镜A-2之间设置有第一隔圈，正月牙型透镜A-2和第一胶合组之间设置有第二隔圈，第一胶合组和第二胶合组之间设置有第三隔圈，第二胶合组和双凸透镜B-3之间设置有第三隔圈，双凸透镜B-3和负弯月型透镜B-4之间设置有第四隔圈，主镜筒前端螺纹连接有压着负弯月型透镜A-1前端面外缘部的压圈。
4.一种如权利要求3所述低畸变宽光谱高分辨率透雾电视摄像镜头的装配方法，其特征在于：将负弯月型透镜A-1、第一隔圈、正月牙型透镜A-2、第二隔圈、第一胶合组、第三隔圈、第二胶合组、第四隔圈、双凸透镜B-3、第五隔圈和负弯月型透镜B-4依次装入主镜筒中，然后在主镜筒前端螺纹连接上压着负弯月型透镜A-1前端面外缘部的压圈。
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