CN202171678U - 用于智能交通系统的高分辨率变焦距镜头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于智能交通系统的高分辨率变焦距镜头,包括前主镜筒、中主镜筒和后主镜筒,其特征在于:沿光线自左向右入射方向分别设有位于前主镜筒内前固定组A、位于中主镜筒内的变倍组B、位于后主镜筒内的后固定组D和补偿组E,所述变倍组B组和后固定组D之间设置可变光栏C。本实用新型镜头具有变倍比大、相对孔径大、分辨率高、宽光谱共焦等优点,与1/1.8″CCD或CMOS光电传感器适配,主要用于对道路上繁忙车流运动状况、小至车牌号、大到拥堵场面进行实时的摄像和监视,它将是智能交通系统中的主流产品。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于智能交通系统的高分辨率变焦距镜头,涉及智能交通系统中的视频摄像技术,尤其是涉及高分辨率变焦距宽光谱共焦镜头装置。
背景技术
随着社会经济的发展、高速路网日益密集、交通日益繁忙,为了维护交通安全、防止交通堵塞、实现繁忙路况下的秩序井然;发展智能交通系统对提高道路的管理水平具有现实意义。而视频摄像技术是智能交通系统中一关键技术,视频摄像系统是智能交通系统中一关键装备;而现有的视频摄像镜头系列很难找到能一一满足智能交通系统中使用要求的摄像镜头。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种用于智能交通系统的高分辨率变焦距镜头,有利于满足当前交通管理系统对于视频摄像技术的要求。
本实用新型的特征在于:一种用于智能交通系统的高分辨率变焦距镜头,包括沿光线入射方向上依次设置的前主镜筒、中主镜筒和后主镜筒,其特征在于:沿光线自左向右入射方向分别设有位于前主镜筒内的光焦度为正的前固定组A、位于中主镜筒内的光焦度为负的变倍组B、位于后主镜筒内的光焦度为正的后固定组D和光焦度为正的补偿组E,所述变倍组B组和后固定组D之间设置可变光栏C;所述前主镜筒经均布在其后端部外周上的沉头钉与中主镜筒的前端连接,所述中主镜筒的外周套设有变焦用凸轮,所述中主镜筒的内部设有可轴向移动的用以安设变倍组B的变倍组镜座,所述变倍组镜座的周部与导钉的一端连接,所述导钉的另一端贯穿中主镜筒的螺旋槽并安设在变焦用凸轮的卡槽内。
本实用新型的优点:本实用新型综合分析了道路监视中的各种摄像要求,合理地制定了镜头的光学性能指标,使镜头既能对车牌等细小的标识清晰成像,又可使镜头的成像范围覆盖高挂的信号灯和路面的各种标记;镜头通过变倍组B与补偿组E沿光轴前后对应移动,从而实现改变光学系统焦距的功能;合理分配A、B、D、E四个组元的光焦度,使变焦距镜头的最大焦距f′max=55mm;最小焦距f′min=8mm。光学结构长度∑L≤92mm;在光学设计时对485~850nm的宽光谱范围进行像差校正,应用高折射率、低色散或高色散、低折射率的玻璃材料的巧妙组合,尤其是在A组元中A-3镜片选用超低色散的FK61氟冕玻璃材料,通过计算机光学辅助设计和优化,完善地校正了光学镜头的各种像差,使镜头的分辨率达到了可与200万像素的摄像机适配有高清晰度的图像,也可与在夜间低照度环境下清晰成像;机械结构设计包括手动变焦机构和手动调焦机构,分别通过具有锁紧作用的前拨钉和后拨钉带动对应的凸轮,运用凸轮的卡槽结构及主筒的螺旋槽限位结构由导钉带动变倍组和调焦组的镜座轴向移动,从而实现变焦、调焦功能,同时严格控制各孔轴配合之间的配合尺寸,从而保证镜头的同心度、精度和轴向位置的准确, 又做到变焦移动的平滑不卡滞,手感舒适;镜头总体结构紧凑、比例协调,保证了产品性能的稳定及总体的美观;设计了外罩起保护自动光圈和防尘作用,C接口结构设计保证镜头可同时满足C、CS接口摄像机的使用;在结构设计时,在D-1 D-2隔圈的内壁做了消光纹,有效地消除镜头的光晕。
附图说明
图1为本实用新型实施例整体结构示意图。
图2为本实用新型实施例光路结构示意图。
具体实施方式
参考图1和图2,一种用于智能交通系统的高分辨率变焦距镜头,包括沿光线入射方向上依次设置的前主镜筒1、中主镜筒2和后主镜筒3,沿光线自左向右入射方向分别设有位于前主镜筒内的光焦度为正的前固定组A、位于中主镜筒内的光焦度为负的变倍组B、位于后主镜筒内的光焦度为正的后固定组D和光焦度为正的补偿组E,所述变倍组B组和后固定组D之间设置可变光栏C;所述前主镜筒1经均布在其后端部外周上的沉头钉4与中主镜筒2的前端连接,所述中主镜筒2的外周套设有变焦用凸轮5,所述中主镜筒2的内部设有可轴向移动的用以安设变倍组B的变倍组镜座6,所述变倍组镜座6的周部与导钉7的一端连接,所述导钉7的另一端贯穿中主镜筒2的螺旋槽并安设在变焦用凸轮5的卡槽内。
上述中主镜筒2后端部与后主镜筒3的前端部通过3个沉头钉连接,所述后主镜筒3的前侧内部上固设有用以安设后固定组D的后固定组镜座8,所述后主镜筒3的后侧内部上设有可轴向移动的连接套筒9,所述连接套筒9的内周螺纹连接有用以安设补偿组E的补偿组镜座10,所述连接套筒9的外周部与导钉11的一端连接,所述导钉11的另一端贯穿后主镜筒3的螺旋槽并安设在变焦用凸轮5的卡槽内。
上述前主镜筒1的外端部上螺纹连接有用以固定前固定组A的压圈12,所述变倍组镜座6的外端部上螺纹连接有用以固定变倍组B的压圈13,所述后固定组镜座8的内端部上螺纹连接有用以固定后固定组D的压圈14,所述补偿组镜座10的外端部上螺纹连接有用以固定补偿组E的压圈15。
上述变焦用凸轮5的上设有两个可顶接在中主镜筒2上且可用以锁紧凸轮的前拔钉21和后拔钉22。
上述变焦凸轮5的外部设有用以防尘的外罩23。
上述的前固定组A依次包括负月牙型透镜A-1与双凸透镜A-2密接的双胶合透镜组和正月牙型透镜A-3;所述的变倍组B依次包括负月牙型透镜B-1、双凹透镜B-2和双凸透镜B-3;所述的后固定组D依次包括双凸透镜D-1、双凸透镜D-2和双凹透镜D-3;所述的补偿组E依次包括双凸透镜E-1、负月牙型透镜E-2和正月牙型透镜E-3。
上述前固定组A与变倍组B之间的空气间隔为1.54mm~26.16mm;所述变倍组B与后固定组D之间的空气间隔为27.19mm~2.57mm;所述后固定组D与补偿组E之间的空气间隔为4.75mm~2.44mm;所述前固定组A中双胶合透镜组与正月牙型透镜A-3的间隔是0.11mm;所述变倍组B中负月牙型透镜B-1与双凹透镜B-2之间的空气间隔是2.71mm,双凹透镜B-2与双凸透镜B-3之间的空气间隔是1.02mm;所述后固定组D中,双凸透镜D-1与双凸透镜D-2之间的空气间隔是0.1mm,双凸透镜D-2与双凹透镜D-3之间的空气间隔是0.39mm;所述补偿组E中,双凸透镜E-1与负月牙型透镜E-2之间的空气间隔是0.1mm,负月牙型透镜E-2与正月牙型透镜E-3之间的空气间隔是1.15mm。
上述正月牙型透镜A-3选用FK61氟冕玻璃材料。
上述前固定组A中的双胶合透镜组和正月牙型透镜A-3之间设有隔圈16,所述变倍组B中的双凹透镜B-2和双凸透镜B-3之间设有隔圈17,所述后固定组D中的双凸透镜D-1和双凸透镜D-2之间设有隔圈18,所述补偿组E中的双凸透镜E-1和负月牙型透镜E-2之间设有隔圈19,所述负月牙型透镜E-2和正月牙型透镜E-3之间设有隔圈20。
本实用新型实现的性能指标:
1.焦距 : f′=8~55mm
2. 视场角: 2W≥60.6°~9.3°(有效成像面 n′≥φ8.72mm)
3.相对孔径: D/ f′=1/1.4
4.适用光谱:480nm~850nm
5.分辨率:与200万像素的高清晰度摄像机适配
6.光学结构总长:∑L≤92mm
具体实施步骤:
1、光路设计方案:
参考图2,本实用新型提供一种主要用于智能交通系统的广角、高分辨率日夜两用多点变焦镜头。其特点是:沿光线自左向右入射方向分别设有光焦度为正的前固定组A、光焦度为负的变倍组B、光焦度为正的后固定组D和光焦度为正的补偿组E,在B组和D组之间设置可变光栏C。通过变倍组B和补偿组E沿光轴前后对应移动,实现了改变光学系统焦距的功能。
所述的前固定组A中设置:负月牙型透镜A-1与双凸透镜A-2密接的双胶组,正月牙型透镜A-3。其中透镜A-3选用FK61氟冕玻璃材料。
所述的变倍组B中设置:负月牙型透镜B-1、双凹透镜B-2和双凸透镜B-3。
所述的后固定组D中设置:双凸透镜D-1、双凸透镜D-2和双凹透镜D-3。
所述的补偿组E中设置了双凸透镜E-1、负月牙型透镜E-2和正月牙型透镜E-3。
所述前组A与变倍组B之间的空气间隔是:1.54mm~26.16mm。
所述变倍组B与后固定组D之间的空气间隔是:27.19mm~2.57mm。
所述后固定组D与补偿组E之间的空气间隔是:4.75mm~2.44mm。
所述前固定组A中双胶合透镜组与透镜A-3的间隔是0.11mm。
所述变倍组B中透镜B-1与透镜B-2之间的空气间隔是2.71mm,透镜B-2与透镜B-3之间的空气间隔是1.02mm。
所述后固定组D中,透镜D-1与透镜D-2之间的空气间隔是0.1mm,透镜D-2与透镜D-3之间的空气间隔是0.39mm。
所述补偿组E中,透镜E-1与透镜E-2之间的空气间隔是0.1mm,透镜E-2与透镜E-3之间的空气间隔是1.15mm。
2、机械结构设计方案
由于这款镜头的分辨率高、变倍比大,在变焦过程中要求所有焦距段的边缘视场与中心视场的分辨率一致,所以在结构设计中要确保系统各组元的同心度及变焦、调焦等动作的准确、可靠不卡滞、手感好。
参考图1,本实用新型机械结构设计包括:设计了前主镜筒、变倍组镜座、后固定组镜座、补偿组镜座来固定整个光学系统的镜片。因此款镜头的分辨率较高,故其对空气间隔、孔轴配合等各方面都很敏感,故在机械尺寸上做了严格的控制,凡与镜片直接配合的机械件内径的公差都在0-0.02mm之间,从而保证其配合的精度。
前主镜筒装有三片两组式镜片:(A-1片)和(A-2片)的胶合组、(A-3片);在A-2、A-3两片之间设计了隔圈,保证镜片的通光及空气间隔;A-1片镜片处设计了压圈,以固定整组镜片 ,且把此压圈做成台阶状,既节省材料、减轻重量,也能更好的吸收边缘杂散光。前主镜筒通过三个均布的沉头钉固定在中主镜筒上,保证其与整个光路的同心度。
变倍组镜座装有(B-1片)、(B-2片)、(B-3片)三片镜片:B-1片和B-2片直接通过镜片接触面来保证其空气间隔,而B-2片和B-3片间设计了隔圈来保证其空气间隔;设计了B-1片压圈以固定整组镜片。
后固定组镜座装有(D-1片)、(D-2片)、(D-3片)三片镜片;设计了隔圈以保证D-1片、D-2片的通光及空气间隔,且为了消除杂散光的影响,对隔圈做了消光纹处理;而D-2、D-3片之间的间隔由镜片靠面直接保证,其精度更高;做了D-3片压圈以固定中间固定组整组镜片。
补偿组镜座装有(E-1片)、(E-2片)、(E-3片)三片镜片:分别设计了隔圈19和隔圈20来保证E-1片、E-2片、E-3片之间的通光及空气间隔;设计了E-1片压圈以固定补偿组整组镜片,使其在移动镜组时不致松动或脱落;补偿组镜座通过螺纹与连接套筒配合,连接套筒再与后主镜筒配合,从而保证整个光路的同轴度,使成像质量更理想。
为实现镜头的手动变焦、调焦,即通过变倍组和调焦组在轴向位置移动来实现,移动量通过中主镜筒和后主镜筒上的螺旋槽的导程来控制。设计导钉固定在变倍组镜座上,并通过中主镜筒的螺旋槽到达前凸轮的卡槽上,此时移动前凸轮将通过前凸轮的卡槽结构带动导钉沿着中主镜筒的螺旋槽移动,从而使变倍组镜座在轴向上移动达到变倍的目的;同理设计导钉固定在连接套筒上,而连接套筒通过螺纹与补偿组镜座配合固定,即导钉间接固定在补偿组镜座上,且导钉通过后主镜筒上的螺旋槽到后凸轮的卡槽上,此时移动后凸轮通过卡槽结构带动导钉沿后主镜筒的螺旋槽移动,从而使补偿组镜座在轴向上移动达到调焦的目的。为了在转动或震动过程中不发生脱焦情况,在铜质导钉采用螺纹配合,并且在导钉顶部套上了尼龙套来增加摩擦力。
为防止已经确认的焦距在摄象机移动或者震动过程中动到凸轮而造成焦距变化,设计前拨钉、后拨钉进行锁紧。
本实用新型的镜头结构紧凑、比例协调,保证了产品性能的稳定及总体的美观。通过严格控制各配合间的尺寸要求,可实现调焦和变焦精密可靠、手感良好。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例,凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰,皆应属本实用新型的涵盖范围。
Claims (9)
1.一种用于智能交通系统的高分辨率变焦距镜头,包括沿光线入射方向上依次设置的前主镜筒、中主镜筒和后主镜筒,其特征在于:沿光线自左向右入射方向分别设有位于前主镜筒内的光焦度为正的前固定组A、位于中主镜筒内的光焦度为负的变倍组B、位于后主镜筒内的光焦度为正的后固定组D和光焦度为正的补偿组E,所述变倍组B组和后固定组D之间设置可变光栏C;所述前主镜筒经均布在其后端部外周上的沉头钉与中主镜筒的前端连接,所述中主镜筒的外周套设有变焦用凸轮,所述中主镜筒的内部设有可轴向移动的用以安设变倍组B的变倍组镜座,所述变倍组镜座的周部与导钉的一端连接,所述导钉的另一端贯穿中主镜筒的螺旋槽并安设在变焦用凸轮的卡槽内。
2.根据权利要求1所述的用于智能交通系统的高分辨率变焦距镜头,其特征在于:所述中主镜筒后端部与后主镜筒的前端部 通过3个沉头钉连 接,所述后主镜筒的前侧内部上固设有用以安设后固定组D的后固定组镜座,所述后主镜筒的后侧内部上设有可轴向移动的连接套筒,所述连接套筒的内周螺纹连接有用以安设补偿组E的补偿组镜座,所述连接套筒的外周部与一导钉的一端连接,所述导钉的另一端贯穿后主镜筒的螺旋槽并安设在变焦用凸轮的卡槽内。
3.根据权利要求1所述的用于智能交通系统的高分辨率变焦距镜头,其特征在于:所述前主镜筒的外端部上螺纹连接有用以固定前固定组A的压圈,所述变倍组镜座的外端部上螺纹连接有用以固定变倍组B的压圈,所述后固定组镜座的内端部上螺纹连接有用以固定后固定组D的压圈,所述补偿组镜座的外端部上螺纹连接有用以固定补偿组E的压圈。
4.根据权利要求1所述的用于智能交通系统的高分辨率变焦距镜头,其特征在于:所述变焦用凸轮上设有两个可顶接在中主镜筒上且可用以锁紧凸轮的前拔钉和后拔钉。
5.根据权利要求1所述的用于智能交通系统的高分辨率变焦距镜头,其特征在于:所述变焦凸轮的外部设有用以防尘的外罩。
6.根据权利要求1所述的用于智能交通系统的高分辨率变焦距镜头,其特征在于:所述的前固定组A依次包括负月牙型透镜A-1与双凸透镜A-2密接的双胶合透镜组和正月牙型透镜A-3;所述的变倍组B依次包括负月牙型透镜B-1、双凹透镜B-2和双凸透镜B-3;所述的后固定组D依次包括双凸透镜D-1、双凸透镜D-2和双凹透镜D-3;所述的补偿组E依次包括双凸透镜E-1、负月牙型透镜E-2和正月牙型透镜E-3。
7.根据权利要求1或6所述的用于智能交通系统的高分辨率变焦距镜头,其特征在于:所述前固定组A与变倍组B之间的空气间隔为1.54mm~26.16mm;所述变倍组B与后固定组D之间的空气间隔为27.19mm~2.57mm;所述后固定组D与补偿组E之间的空气间隔为4.75mm~2.44mm;所述前固定组A中双胶合透镜组与正月牙型透镜A-3的间隔是0.11mm;所述变倍组B中负月牙型透镜B-1与双凹透镜B-2之间的空气间隔是2.71mm,双凹透镜B-2与双凸透镜B-3之间的空气间隔是1.02mm;所述后固定组D中,双凸透镜D-1与双凸透镜D-2之间的空气间隔是0.1mm,双凸透镜D-2与双凹透镜D-3之间的空气间隔是0.39mm;所述补偿组E中,双凸透镜E-1与负月牙型透镜E-2之间的空气间隔是0.1mm,负月牙型透镜E-2与正月牙型透镜E-3之间的空气间隔是1.15mm。
8.根据权利要求5所述的用于智能交通系统的高分辨率变焦距镜头,其特征在于:所述正月牙型透镜A-3选用FK61氟冕玻璃材料。
9.根据权利要求1或6所述的用于智能交通系统的高分辨率变焦距镜头,其特征在于:所述前固定组A中的双胶合透镜组和正月牙型透镜A-3之间设有隔圈,所述变倍组B中的双凹透镜B-2和双凸透镜B-3之间设有隔圈,所述后固定组D中的双凸透镜D-1和双凸透镜D-2之间设有隔圈,所述补偿组E中的双凸透镜E-1和负月牙型透镜E-2之间设有隔圈,所述负月牙型透镜E-2和正月牙型透镜E-3之间设有隔圈。
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Date | Code | Title | Description |
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C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C17 | Cessation of patent right | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120321 Termination date: 20120820 |