CN204903849U - 具有强透雾功能的紧凑型高分辨率变焦距摄像镜头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种具有强透雾功能的紧凑型高分辨率变焦距摄像镜头，所述镜头的光学系统中依次设有前固定组A、变倍组B、补偿组C、光栏D、后固定组E和滤色镜片F；所述前固定组A包括双凸透镜A-1、由负月牙透镜A-2和正月牙透镜A-3密接的第一胶合组以及正月牙透镜A-4；所述变倍组B包括由双凹透镜B-1、双凸透镜B-2和双凹透镜B-3三者密接的第二胶合组；所述补偿镜组C包括由正月牙透镜C-1和双凹透镜C-2密接的第三胶合组；所述后固定组E包括双凸透镜E-1、由双凸透镜E-2和双凹镜组E-3密接的第四胶合组、正月牙透镜E-4以及负月牙透镜E-5。该摄像镜头提高分辨率可与高清晰度的摄像机适配，提高了在雨、雪、薄雾等阴霾气候条件下对远距离目标的探测能力。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种具有强透雾功能的紧凑型高分辨率变焦距摄像镜头，属于光电技术领域。
背景技术
普通摄像镜头仅限于一般照明条件的应用场合，当应用于如雨、雪、薄雾等阴霾气候条件下时，系统探测距离将严重降低，特别是信号本身很弱时，会导致目标信号淹没于背景信号当中，无法正常使用。传统的光路结构在外形体积受限时，也普遍存在变倍倍数小、分辨率不高的特点。
随着图像传感器的像元尺寸不断减小，其特征频率迅速增加，光电视频监控已由以往对外界景物纯粹的“观看”发展到现今的“识别和认知”；从以往只能对良好光照条件下的监控到雨、雪、薄雾等恶劣条件下的不间断连续监控；且目前整机系统朝紧凑型方向发展，也要求镜头体积尽可能小，提高竞争力。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种具有强透雾功能的紧凑型高分辨率变焦距摄像镜头，结构紧凑，提高分辨率可与高清晰度的摄像机适配，提高了在雨、雪、薄雾等阴霾气候条件下对远距离目标的探测能力。
本实用新型采用以下方案实现：一种具有强透雾功能的紧凑型高分辨率变焦距摄像镜头，所述镜头的光学系统中沿光线自前向后入射方向依次设有光焦度为正的前固定组A、光焦度为负的变倍组B、光焦度为负的补偿组C、光栏D、光焦度为正的后固定组E和滤色镜片F；所述前固定组A包括自前向后依次设置的双凸透镜A-1、由负月牙透镜A-2和正月牙透镜A-3密接的第一胶合组以及正月牙透镜A-4；所述变倍组B包括由双凹透镜B-1、双凸透镜B-2和双凹透镜B-3三者密接的第二胶合组；所述补偿镜组C包括由正月牙透镜C-1和双凹透镜C-2密接的第三胶合组；所述后固定组E包括自前向后依次设置的双凸透镜E-1、由双凸透镜E-2和双凹镜组E-3密接的第四胶合组、正月牙透镜E-4以及负月牙透镜E-5。
进一步的，所述前固定组A和变倍组B之间的空气间隔是2.67～44.49mm，变倍组B与补偿组C之间的空气间隔是4.69～24.45mm，补偿组C与后固定组E之间的空气间隔是2.50～19.36mm。
进一步的，所述前固定组A中双凸透镜A-1与第一胶合组之间的空气间隔是0.1mm，第一胶合组与正月牙透镜A-4之间的空气间隔是0.1mm；所述后固定组E中双凸透镜E-1与第四胶合组之间的空气间隔为0.1mm，第四胶合组与正月牙透镜E-4之间的空气间隔为7.23mm，正月牙透镜E-4与负月牙透镜E-5之间的空气间隔为0.1mm。
进一步的，所述正月牙透镜A-3和正月牙透镜A-4采用超低色散材料H-FK61制成。
进一步的，所述镜头机械结构包括底板和设于底板上的主镜筒，所述主镜筒前端部内套设有用以安装前固定组A的前组镜座，主镜筒中部内设置有可相对主镜筒前后移动的变倍移动座和补偿移动座，所述变倍移动座上套设有用以安装变倍组B的变倍镜座，所述补偿移动座上套设有用以安装补偿组C的补偿镜座，所述主镜筒后端设有用以安装后固定组E的后镜座；所述底板上还设置有位于所述后镜座后方并与摄像机前端连接的转盘座，所述转盘座前侧设有用以安装所述滤色镜片F的转盘。
进一步的，所述主镜筒前端部外周套设有调焦环，调焦环旁侧设置有与调焦环传动连接的调焦电机，所述调焦环通过调焦导钉带动前组镜座沿轴向滑动，所述调焦电机还与调焦电位器通过齿轮配合传动，调焦环旁侧还设置有调节限位钉和控制调焦电机的调焦微动开关。
进一步的，所述主镜筒中部设置有用以变倍移动座和补偿移动座移动导向的导轴；所述主镜筒中部外周套设有凸轮，主镜筒中部外旁侧设置有变倍电机，所述变倍电机与所述凸轮传动连接，所述凸轮通过凸轮导钉带动变倍移动座和补偿移动座沿轴向移动，所述变倍电机还与变倍电位器通过齿轮配合传动；所述凸轮旁侧还设置有变倍限位钉和控制变倍电机的变倍微动开关。
进一步的，所述滤色镜片F包括可见光滤色镜片和近红外滤色镜片，所述转盘座前侧扣设有转盘座盖，所述转盘座旁侧设置有切换电机，所述切换电机通过传动轮与转盘转动连接以控制转盘转动切换滤色镜片；所述转盘座上设置有控制切换电机的滤色片微动开关。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型摄像镜头提高了轴上光线高度最高的前固定镜组的光焦度承担能力，采用负组补偿并使用多片ED（超低色散）材料，有效地降低了光学镜头二级光谱等像差，使镜头的分辨率显著提高，达到百万像素，可与高清晰度的摄像机适配。在变倍透镜组使用了三胶合结构，并在光路结构末端引入摄远距结构，有效减小了系统体积，实现了系统的紧凑化；提高了摄像系统在雨、雪、薄雾等阴霾气候条件下对远距离目标的探测能力。本发明具有电动聚焦、电动变焦、电动滤色片切换以及焦距预置等功能，可实现控制的自动化，在保证结构紧凑的前提下，采取了一系列措施，提高了镜头耐振动、冲击的能力。
为使本实用新型的目的、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，对本实用新型作进一步详细说明。
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剖视图示意图；
图3为本实用新型实施例的机械结构立体图；
图4为本实用新型实施例中聚焦组件剖视图；
图5为图3的左视图；
图6为本实用新型实施例中变焦组件剖视图；
图7为图6的右视图；
图8为本实用新型实施例中滤色片切换组件剖视图；
图9为本实用新型实施例在可见光波段的MTF图；
图10为本实用新型实施例在近红外波段（750nm～950nm）的MTF图；
图中标号说明：1-聚焦组件、2-变焦组件、3-滤色片切换组件、4-底板、5-正月牙透镜A-4、6-正月牙透镜A-3、7-负月牙透镜A-2、8-双凸透镜A-1、9-第一压圈、10-第一隔圈、11-调焦环、12-前组镜座、13-调焦导钉、14-第二隔圈、15-调焦电位器、16-主镜筒、17-调焦电机、18-调焦电机架、19-调焦开关架、20-调焦微动开关、21-调焦限位钉、22-双凹透镜B-3、23-双凸透镜B-2、24-双凹透镜B、25-第二压圈、26-锁圈、27-变倍镜座，28-导轴压板、29-变倍移动座，30-变倍导套、31-补偿导套、32-凸轮导钉、33-补偿移动座、34-补偿镜座、35-第三压圈，36-双凹透镜C-2、37-正月牙透镜C-1、38-后镜座、39-双凸透镜E-1、40-双凸透镜E-2、41-双凹镜组E-3、42-正月牙透镜E-4、43-负月牙透镜E-5、44-第四压圈、45-第三隔圈、46-第四隔圈、47-第五隔圈、48-凸轮压圈、49-凸轮、50-导轴、51-钢珠、52-变倍限位钉、53-变倍微动开关、54-变倍开关架、55-变倍电机架、56-变倍电位器、57-变倍电机、58-切换电机、59-传动轮轴、60-传动轮、61-转盘座、62-摄像机、63-转盘、64-滤色片微动开关、65-转盘轴、66-滤色镜片F、67-第五压圈、68-转盘座盖。
具体实施方式
如图1~8所示，一种具有强透雾功能的紧凑型高分辨率变焦距摄像镜头，所述镜头的光学系统中沿光线自前向后入射方向依次设有光焦度为正的前固定组A、光焦度为负的变倍组B、光焦度为负的补偿组C、光栏D、光焦度为正的后固定组E和滤色镜片F；所述前固定组A包括自前向后依次设置的双凸透镜A-1、由负月牙透镜A-2和正月牙透镜A-3密接的第一胶合组以及正月牙透镜A-4；所述变倍组B包括由双凹透镜B-1、双凸透镜B-2和双凹透镜B-3三者密接的第二胶合组；所述补偿镜组C包括由正月牙透镜C-1和双凹透镜C-2密接的第三胶合组；所述后固定组E包括自前向后依次设置的双凸透镜E-1、由双凸透镜E-2和双凹镜组E-3密接的第四胶合组、正月牙透镜E-4以及负月牙透镜E-5。
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2.67～44.49mm，变倍组B与补偿组C之间的空气间隔是4.69～24.45mm，补偿组C与后固定组E之间的空气间隔是2.50～19.36mm。
在本实施例中，所述前固定组A中双凸透镜A-1与第一胶合组之间的空气间隔是0.1mm，第一胶合组与正月牙透镜A-4之间的空气间隔是0.1mm；所述后固定组E中双凸透镜E-1与第四胶合组之间的空气间隔为0.1mm，第四胶合组与正月牙透镜E-4之间的空气间隔为7.23mm，正月牙透镜E-4与负月牙透镜E-5之间的空气间隔为0.1mm。
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′min=11.32mm，f′max=144.05mm；
2.相对孔径D/f′=1/4.5；
3.视场角2ω=32.44°～2.48°；
4.光学结构长度∑L≤128.00mm；
5.变倍行程≤41.28mm；
6.镜头分辨率：与超百万像素CCD摄像机或CMOS摄像机适配，参考图1-2、图1-3；
7.透雾滤色片的透过光谱：750~950nm。
在本实施例中，所述正月牙透镜A-3和正月牙透镜A-4采用超低色散材料H-FK61制成。
在光学设计时，对前固定组进行复杂化，增加一个正透镜，且选用ED（超低色散）光学材料，这样提高了轴上光线高度最高的前固定组的光焦度承担能力，有效地降低了光学镜头二级光谱等像差，使镜头能在宽光谱范围内成像，且分辨率得到显著提高，达到超百万像素水平，可与高清晰度的摄像机适配；在变倍组中，使用了三胶合结构，并在后固定组末端引用摄远结构，结合玻璃材料的合理选配，使得系统光学系统长度迅速减小的同时机械后焦距足够大，并简化机械结构。
考虑到雨、雪、薄雾等阴霾气候条件下，在空气中含有微小水粒，根据米氏散射理论：当散射粒子半径c与入射光线波长λ的比值c/λ较小时，在像面上图像的光能下降较小。据此在光学设计时，加大了近红外谱线（波长λ在750nm以上的谱线）的权重，使镜头在近红外波段也有较高的分辨率。并进行膜系优化设计，使光学镜头在450nm~950nm波段范围有高于80%的透过率。
在本实施例中，所述镜头机械结构包括底板4和设于底板4上的主镜筒16，所述主镜筒16前端部内套设有用以安装前固定组A的前组镜座12，主镜筒16中部内设置有可相对主镜筒16前后移动的变倍移动座29和补偿移动座33，所述变倍移动座29上套设有用以安装变倍组B的变倍镜座27，所述补偿移动座33上套设有用以安装补偿组C的补偿镜座34，所述主镜筒16后端设有用以安装后固定组E的后镜座38；所述底板4上还设置有位于所述后镜座38后方并与摄像机62前端连接的转盘座61，所述转盘座61前侧设有用以安装所述滤色镜片F66的转盘63，所述主镜筒16上设置有聚焦组件1、变焦组件2和滤色片切换组件3。
在本实施例中，所述主镜筒16前端部外周套设有调焦环11，所述调焦环11一端设有多头螺纹与主镜筒16配合，另一端设有反旋螺纹与前组镜座12配合，调焦环11旁侧设置有与调焦环11传动连接的调焦电机17，所述调焦环11通过调焦导钉13带动前组镜座12沿轴向滑动，主镜筒前端开设有精密加工的2个均布直槽，所述调焦导钉与直槽滑动配合，所述调焦电机14还与调焦电位器15通过齿轮配合传动，调焦环11旁侧还设置有调节限位钉21和控制调焦电机的调焦微动开关20。当调焦电机17的转子旋转运动时，带动调焦环11旋转，通过调焦导钉13将调焦环11的旋转运动转换为前组镜座12的轴向移动，从而实现镜头的聚焦功能；同时，所述调焦电机17带动调焦电位器15转动，通过电位器15阻值的变化关系可精确的控制调焦的步进大小。
在本实施例中，所述主镜筒16中部设置有用以变倍移动座和补偿移动座移动导向的导轴28，导轴28通过导轴压板28固定在主镜筒16上；所述主镜筒16中部外周套设有凸轮49，凸轮49通过钢珠51旋转安装在主镜筒16上并用凸轮压圈48压紧，形成滚动轴承结构；主镜筒16中部外旁侧设置有变倍电机57，所述变倍电机57与所述凸轮49传动连接，所述凸轮49通过凸轮导钉32带动变倍移动座和补偿移动座沿轴向移动，所述变倍电机57还与变倍电位器56通过齿轮配合传动；所述凸轮49旁侧还设置有变倍限位钉52和控制变倍电机的变倍微动开关53。
当变倍电机57的转子旋转运动时，通过电机齿轮带动凸轮49转动，再通过凸轮导钉32将凸轮49的旋转运动转换为变倍移动座29和补偿移动座33的轴向移动，从而实现镜头焦距的连续变化，完成变焦过程；同时，所述变倍电机57带动变倍电位器56转动，从而使电位器56的阻值发生改变，由此，焦距和变倍电位器56阻值之间形成一对一的关系，通过这种传感器方式可以实现焦距的预置功能。
在本实施例中，所述滤色镜片F66包括可见光滤色镜片和近红外滤色镜片，所述转盘座61前侧扣设有转盘座盖68以起到防尘和遮光作用，所述转盘座61旁侧设置有切换电机58，所述切换电机58通过传动轮60与转盘63转动连接以控制转盘63转动切换滤色镜片；所述转盘座61上设置有控制切换电机58的滤色片微动开关64，所述滤色片微动开关64为两个并分别位于转盘两侧分别用以控制可见光和近红外两种滤色镜片切的切换，当滤色片切换电机58转子旋转运动时，通过传动轮60传动进而带动转盘63旋转，从而起到可见光和近红外两种滤色镜片切换。
上列较佳实施例，对本实用新型的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种具有强透雾功能的紧凑型高分辨率变焦距摄像镜头，其特征在于：所述镜头的光学系统中沿光线自前向后入射方向依次设有光焦度为正的前固定组A、光焦度为负的变倍组B、光焦度为负的补偿组C、光栏D、光焦度为正的后固定组E和滤色镜片F；所述前固定组A包括自前向后依次设置的双凸透镜A-1、由负月牙透镜A-2和正月牙透镜A-3密接的第一胶合组以及正月牙透镜A-4；所述变倍组B包括由双凹透镜B-1、双凸透镜B-2和双凹透镜B-3三者密接的第二胶合组；所述补偿镜组C包括由正月牙透镜C-1和双凹透镜C-2密接的第三胶合组；所述后固定组E包括自前向后依次设置的双凸透镜E-1、由双凸透镜E-2和双凹镜组E-3密接的第四胶合组、正月牙透镜E-4以及负月牙透镜E-5。
2.根据权利要求1所述的具有强透雾功能的紧凑型高分辨率变焦距摄像镜头，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2.67～44.49mm，变倍组B与补偿组C之间的空气间隔是4.69～24.45mm，补偿组C与后固定组E之间的空气间隔是2.50～19.36mm。
3.根据权利要求2所述的具有强透雾功能的紧凑型高分辨率变焦距摄像镜头，其特征在于：所述前固定组A中双凸透镜A-1与第一胶合组之间的空气间隔是0.1mm，第一胶合组与正月牙透镜A-4之间的空气间隔是0.1mm；所述后固定组E中双凸透镜E-1与第四胶合组之间的空气间隔为0.1mm，第四胶合组与正月牙透镜E-4之间的空气间隔为7.23mm，正月牙透镜E-4与负月牙透镜E-5之间的空气间隔为0.1mm。
4.根据权利要求1所述的具有强透雾功能的紧凑型高分辨率变焦距摄像镜头，其特征在于：所述正月牙透镜A-3和正月牙透镜A-4采用超低色散材料H-FK61制成。
5.根据权利要求1所述的具有强透雾功能的紧凑型高分辨率变焦距摄像镜头，其特征在于：所述镜头机械结构包括底板和设于底板上的主镜筒，所述主镜筒前端部内套设有用以安装前固定组A的前组镜座，主镜筒中部内设置有可相对主镜筒前后移动的变倍移动座和补偿移动座，所述变倍移动座上套设有用以安装变倍组B的变倍镜座，所述补偿移动座上套设有用以安装补偿组C的补偿镜座，所述主镜筒后端设有用以安装后固定组E的后镜座；所述底板上还设置有位于所述后镜座后方并与摄像机前端连接的转盘座，所述转盘座前侧设有用以安装所述滤色镜片F的转盘。
6.根据权利要求5所述的具有强透雾功能的紧凑型高分辨率变焦距摄像镜头，其特征在于：所述主镜筒前端部外周套设有调焦环，调焦环旁侧设置有与调焦环传动连接的调焦电机，所述调焦环通过调焦导钉带动前组镜座沿轴向滑动，所述调焦电机还与调焦电位器通过齿轮配合传动，调焦环旁侧还设置有调节限位钉和控制调焦电机的调焦微动开关。
7.根据权利要求5所述的具有强透雾功能的紧凑型高分辨率变焦距摄像镜头，其特征在于：所述主镜筒中部设置有用以变倍移动座和补偿移动座移动导向的导轴；所述主镜筒中部外周套设有凸轮，主镜筒中部外旁侧设置有变倍电机，所述变倍电机与所述凸轮传动连接，所述凸轮通过凸轮导钉带动变倍移动座和补偿移动座沿轴向移动，所述变倍电机还与变倍电位器通过齿轮配合传动；所述凸轮旁侧还设置有变倍限位钉和控制变倍电机的变倍微动开关。
8.根据权利要求5所述的具有强透雾功能的紧凑型高分辨率变焦距摄像镜头，其特征在于：所述滤色镜片F包括可见光滤色镜片和近红外滤色镜片，所述转盘座前侧扣设有转盘座盖，所述转盘座旁侧设置有切换电机，所述切换电机通过传动轮与转盘转动连接以控制转盘转动切换滤色镜片；所述转盘座上设置有控制切换电机的滤色片微动开关。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20151223 Effective date of abandoning: 20171003 |
|
| AV01 | Patent right actively abandoned |