CN203422524U - 一英寸靶面四组元高分辨率摄像镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种一英寸靶面四组元高分辨率摄像镜头，所述镜头的光学系统中沿光线自左向右入射方向依次设有前固定组A、变倍组B、可变光阑C、中间固定组D和补偿组E，所述前固定组A依次设有负月牙型透镜A-1、正月牙型透镜A-2和正月牙型透镜A-3，所述变倍组B依次设有负月牙型透镜B-1以及由双凹透镜B-2和正月牙型透镜B-3密接的第一胶合组，所述中间固定组D依次设有双凸透镜D-1、正月牙型透镜D-2和双凹透镜D-3，所述补偿组E依次设有双凸透镜E-1以及由双凸透镜E-2和双凹透镜E-3密接的第二胶合组。该镜头实现宽光谱共焦，具有高分辨率、大相对孔径、大靶面、变倍比大、焦距长等优点，适合远距离监控。

Description

一英寸靶面四组元高分辨率摄像镜头

技术领域

本实用新型涉及一种视频摄像镜头装置，特别是一种一英寸靶面四组元高分辨率摄像镜头。

背景技术

现有结构的多点变焦距镜头早在上世纪九十年代就应用于视频摄像系统中，但是它的光学性能指标低，变倍比小；没有在光路中使用超低色散玻璃，镜头的分辨率比较低，只能与40~50万像素的CCD或CMOS摄像机适配；没有对宽光谱范围进行色差校正，故镜头适应的光谱范围窄，只能在480nm~650nm的白昼光照条件下使用。

面对安防监控产品形态和应用场景的千变万化，百万高清监控镜头在各种场景的复杂光线环境下，都要有出色的成像质量。从百万像素镜头这几年来的发展可以看到，在更高像素需求和更高密度透光率的镜头镜片的市场需求不断刺激下，从百万像素镜头逐渐过渡到200万、300万乃至500万像素的高清百万像素镜头已势不可挡。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述缺陷，即本实用新型要解决的技术问题是提供一种一英寸靶面四组元高分辨率摄像镜头，该镜头适应光谱范围宽，在白昼光照和夜间极低照度环境条件下通过红外补光都能清晰成像，同时实现红外850nm和可见光的宽光谱共焦；该镜头达到理想的光学指标和500万像素的高分辨率，满足高清晰度摄像的要求，同时拥有变倍比大，焦距长等特点，适合远距离监控，尤其是道路监控。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种一英寸靶面四组元高分辨率摄像镜头，所述镜头的光学系统中沿光线自左向右入射方向依次设有前固定组A、变倍组B、可变光阑C、中间固定组D和补偿组E，所述前固定组A依次设有负月牙型透镜A-1、正月牙型透镜A-2和正月牙型透镜A-3，所述变倍组B依次设有负月牙型透镜B-1以及由双凹透镜B-2和正月牙型透镜B-3密接的第一胶合组，所述中间固定组D依次设有双凸透镜D-1、正月牙型透镜D-2和双凹透镜D-3，所述补偿组E依次设有双凸透镜E-1以及由双凸透镜E-2和双凹透镜E-3密接的第二胶合组。

在进一步的技术方案中，所述前固定组A和变倍组B之间的空气间隔是0.1mm~7.58mm，所述变倍组B和可变光阑C之间的空气间隔是31.79mm~32.65mm，所述可变光阑C和中间固定组D之间的空气间隔是0.31mm~0.45mm，所述中间固定组D和补偿组E之间的空气间隔是8.1mm~10.54mm。

在进一步的技术方案中，所述前固定组A中的负月牙型透镜A-1和正月牙型透镜A-2之间的空气间隔是2.69mm，所述正月牙型透镜A-2和正月牙型透镜A-3之间的空气间隔是0.1mm。

在进一步的技术方案中，所述变倍组B中的负月牙型透镜B-1和第一胶合组之间的空气间隔是7.43mm。

在进一步的技术方案中，所述中间固定组D中的双凸透镜D-1和正月牙型透镜D-2之间的空气间隔是0.1mm，所述正月牙型透镜D-2和双凹透镜D-3之间的空气间隔是0.39mm。

在进一步的技术方案中，所述补偿组E中的双凸透镜E-1和第二胶合组之间的空气间隔是0.1mm。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：该镜头具有高分辨率（500万像素）、大相对孔径（1/1.4）、大靶面（1″）、高变倍比（5倍）、焦距长等特点，通过变倍组和补偿组的对应移动，可以方便的改变镜头的焦距，从而扩大使用范围；该镜头在光路设计时，通过选用高折射率、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，从而可适用于1/1.8″、1″高分辨率日夜两用的CCD和CMOS摄像机，主要用于高清晰度的全天候道路、交通运输监控的实时监控。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

图1为本实用新型实施例的光学系统示意图。

图2为本实用新型实施例的机械结构示意图。

图中：1-镜盖，2-A片压圈，3-前组镜筒，4-BC隔圈，5-D片压圈，6-变倍组镜座，7-前凸轮，8-主镜筒，9-外罩，10-GH隔圈，11-光驱，12-中间固定组镜座（即后组镜筒），13-I片压圈，14-后凸轮，15-连接座，16-补偿组镜座，17-双凸透镜E-2，18-双凹透镜E-3，19-JK隔圈，20-J片压圈，21-后锁紧钉，22-正月牙型透镜B-3，23-双凹透镜B-2，24-负月牙型透镜B-1，26-正月牙型透镜A-3，28-正月牙型透镜A-2，29-负月牙型透镜A-1，30-双凸透镜D-1，31-正月牙型透镜D-2，32-双凹透镜D-3，33-双凸透镜E-1，34-后组移动座，35-变倍导钉，36-补偿导钉，37-前锁紧钉；A-前固定组，A-1-负月牙型透镜，A-2-正月牙型透镜，A-3-正月牙型透镜，B-变倍组，B-1-负月牙型透镜，B-2-双凹透镜，B-3-正月牙型透镜，C-可变光阑，D-中间固定组，D-1-双凸透镜，D-2-正月牙型透镜，D-3-双凹透镜，E-补偿组，E-1-双凸透镜，E-2-双凸透镜，E-3-双凹透镜，F-像面。

具体实施方式

如图1所示，一种一英寸靶面四组元高分辨率摄像镜头，所述镜头的光学系统中沿光线自左向右入射方向依次设有前固定组A、变倍组B、可变光阑C、中间固定组D和补偿组E，所述前固定组A依次设有负月牙型透镜A-1、正月牙型透镜A-2和正月牙型透镜A-3，所述变倍组B依次设有负月牙型透镜B-1以及由双凹透镜B-2和正月牙型透镜B-3密接的第一胶合组，所述中间固定组D依次设有双凸透镜D-1、正月牙型透镜D-2和双凹透镜D-3，所述补偿组E依次设有双凸透镜E-1以及由双凸透镜E-2和双凹透镜E-3密接的第二胶合组。

在本实施例中，所述前固定组A和变倍组B之间的空气间隔是0.1mm~7.58mm，所述变倍组B和可变光阑C之间的空气间隔是31.79mm~32.65mm，所述可变光阑C和中间固定组D之间的空气间隔是0.31mm~0.45mm，所述中间固定组D和补偿组E之间的空气间隔是8.1mm~10.54mm。为了提高光学性能，该镜头的所有镜片均采用高折射、低色散的光学材料，例如H-FK61光学材料等。

在本实施例中，所述前固定组A中的负月牙型透镜A-1和正月牙型透镜A-2之间的空气间隔是2.69mm，所述正月牙型透镜A-2和正月牙型透镜A-3之间的空气间隔是0.1mm。所述变倍组B中的负月牙型透镜B-1和第一胶合组之间的空气间隔是7.43mm。所述中间固定组D中的双凸透镜D-1和正月牙型透镜D-2之间的空气间隔是0.1mm，所述正月牙型透镜D-2和双凹透镜D-3之间的空气间隔是0.39mm。所述补偿组E中的双凸透镜E-1和第二胶合组之间的空气间隔是0.1mm。

在本实施例中，由上述镜片组构成的光学系统达到了如下的光学指标：（1）焦距：f′=10mm~50mm；（2）靶面大小：1″；（3）变倍比：5倍；（4）分辨率：100lp/mm，与500万像素的高清晰度摄像机适配；（5）相对孔径：D/F=1/1.7；（6）视场角：2W=39.8°~9.9°（有效成像面m′≥φ11mm）；（7）适用光谱范围：480nm~850nm；（8）光学后截距；l′≥7.35mm；（9）光学结构总长：≤114.4mm。

由于该镜头的分辨率很高、变倍比大，在变焦过程中要求边缘视场与中心市场的分辨率没有很大的区别，所以在结构设计中要确保系统各组元的同心度及变焦、调焦等动作的精确、顺滑不卡滞和手感好。

如图2所示，本实用新型的机械结构设计包括：设计了前组镜筒3、变倍组镜座6、中间组固定镜座12、补偿组镜座16来固定整个光学系统的镜片。因为该镜头的分辨率较高，故其对空气间隔、孔轴配合等各方面都更敏感，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放在0~0.02mm之间，从而保证其配合的精度。

在本实施例中，所述前组镜筒3内放置有负月牙型透镜A-1、正月牙型透镜A-2和正月牙型透镜A-3三片镜片，在正月牙型透镜A-2和正月牙型透镜A-3之间设计了BC隔圈4，隔圈做消光纹出来，消除杂散光的影响，以减小光晕；负月牙型透镜A-1处设计了A片压圈2，将整组镜片固定住。所述前组镜筒3通过三个均布的沉头钉固定在主镜筒8上，保证其与整个光路的同心度。

在本实施例中，所述变倍组镜座6上安装有负月牙型透镜B-1、双凹透镜B-2和正月牙型透镜B-3三片两组式镜片，负月牙型透镜B-1和双凹透镜B-2直接通过镜片接触面来保证其空气间隔；设计了D片压圈5来将整组镜片的固定住，保证整组镜片的装配稳定性。

在本实施例中，所述中间固定组镜座12安装有双凸透镜D-1、正月牙型透镜D-2和双凹透镜D-3三片镜片，设计了GH隔圈10来保证双凸透镜D-1和正月牙型透镜D-2的通光及空气间隔；而正月牙型透镜D-2和双凹透镜D-3之间的间隔由镜片靠面直接保证，其精度更高；设计了I片压圈13来固定中间固定组D的整组镜片。

在本实施例中，所述补偿组镜座16安装有双凸透镜E-1、双凸透镜E-2和双凹透镜E-3三片两组式镜片，设计了JK隔圈19来保证双凸透镜E-1和双凸透镜E-2之间的通光及空气间隔，设计了J片压圈20将补偿组E整组镜片固定住，使其在移动时镜片不会松动或脱落；补偿组镜座16通过螺纹与后组移动座34配合，后组移动座34再与中间固定组镜座12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B和补偿组E在轴向位置移动来实现，移动量通过主镜筒8和中间组固定镜座12上的螺旋槽的导程来控制。设计变倍导钉35固定在变倍组镜座6上，并通过主镜筒8的螺旋槽到达前凸轮7的卡槽上，此时移动前凸轮7将通过前凸轮7的卡槽结构带动变倍导钉35沿着主镜筒8的螺旋槽移动，从而使变倍组镜座6在轴向上移动达到变倍的目的；同理设计补偿导钉36固定在后组移动座34上，后组移动座34通过螺纹与补偿组镜座16配合固定，即补偿导钉36间接固定在补偿组镜座16上，且补偿导钉36通过中间组固定镜座12上的螺旋槽到后凸轮14的卡槽上，此时移动后凸轮14通过卡槽结构带动补偿导钉36沿中间组固定镜座12的螺旋槽移动，从而使补偿组镜座16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跑焦情况，在铜质变倍导钉35和补偿导钉36采用螺纹配合，并且在变倍导钉35和补偿导钉36顶部分别套上了尼龙套来增加摩擦力。

为了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，设计前锁紧钉37、后锁紧钉21进行锁紧。为了减轻镜头的重量，设计变倍组镜座6和中间组固定镜座12时，在不影响结构的前提下，将多余的部分扣除，减少材料的使用。本实用新型的镜头结构紧凑、比例协调，保证了产品的性能稳定性及美观性；通过严格控制各镜片配合间的尺寸要求，可实现调焦和变焦精密可靠、手感良好。

本实用新型通过光学系统优化，使得镜头达到了1″的大靶面，可与1/1.8″、1″靶面的摄像机相适配；通过改变变倍组与可变光阑间的间隔以实现镜头焦距的改变和调距，对应改变补偿组与可变光阑间的间隔以实现变焦过程象面的稳定；通过合理选用高折射率、低色散的光学玻璃材料（如H-FK61光学材料），运用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，使镜头的分辨率高达500万像素，能适应高清晰度视频摄像的要求。

本实用新型在机械结构设计时，既保证镜头的同心度、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；为了更好的保证镜头的成像质量，在拦光处理上都严格根据光学设计者的要求进行；同时为了消除镜头的杂散光，且在BC隔圈的内壁做了消光纹，从而消除了光晕问题；C接口结构设计保证镜头可同时满足C、CS摄像机的使用。

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 (6)

1.一种一英寸靶面四组元高分辨率摄像镜头，其特征在于：所述镜头的光学系统中沿光线自左向右入射方向依次设有前固定组A、变倍组B、可变光阑C、中间固定组D和补偿组E，所述前固定组A依次设有负月牙型透镜A-1、正月牙型透镜A-2和正月牙型透镜A-3，所述变倍组B依次设有负月牙型透镜B-1以及由双凹透镜B-2和正月牙型透镜B-3密接的第一胶合组，所述中间固定组D依次设有双凸透镜D-1、正月牙型透镜D-2和双凹透镜D-3，所述补偿组E依次设有双凸透镜E-1以及由双凸透镜E-2和双凹透镜E-3密接的第二胶合组。

2.根据权利要求1所述的一英寸靶面四组元高分辨率摄像镜头，其特征在于：所述前固定组A和变倍组B之间的空气间隔是0.1mm~7.58mm，所述变倍组B和可变光阑C之间的空气间隔是31.79mm~32.65mm，所述可变光阑C和中间固定组D之间的空气间隔是0.31mm~0.45mm，所述中间固定组D和补偿组E之间的空气间隔是8.1mm~10.54mm。

3.根据权利要求1或2所述的一英寸靶面四组元高分辨率摄像镜头，其特征在于：所述前固定组A中的负月牙型透镜A-1和正月牙型透镜A-2之间的空气间隔是2.69mm，所述正月牙型透镜A-2和正月牙型透镜A-3之间的空气间隔是0.1mm。

4.根据权利要求1或2所述的一英寸靶面四组元高分辨率摄像镜头，其特征在于：所述变倍组B中的负月牙型透镜B-1和第一胶合组之间的空气间隔是7.43mm。

5.根据权利要求1或2所述的一英寸靶面四组元高分辨率摄像镜头，其特征在于：所述中间固定组D中的双凸透镜D-1和正月牙型透镜D-2之间的空气间隔是0.1mm，所述正月牙型透镜D-2和双凹透镜D-3之间的空气间隔是0.39mm。

6.根据权利要求1或2所述的一英寸靶面四组元高分辨率摄像镜头，其特征在于：所述补偿组E中的双凸透镜E-1和第二胶合组之间的空气间隔是0.1mm。

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