CN205318010U - 经济型日夜两用高清变焦镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种经济型日夜两用高清变焦镜头，属于镜头领域；所要解决的技术问题是为智能安防视频摄像系统提供一种光学指标高、光学靶面大、分辨率不低于三百万像素的镜头，解决上述问题的技术方案如下：所述镜头的光学系统中沿光线入射方向依次设置有光焦度为负的前组和光焦度为正的后组，所述前组和后组之间设置有可变光栏，所述前组依次设置有负月牙透镜、双凹非球面透镜和双凸透镜，所述后组依次设置有正月牙非球面透镜、双凸透镜、平凹透镜和双凸非球面透镜。本实用新型在反远距型的光学结构中合理分配了前、后组的光焦度，使得整个光学结构不敏感，通过非球面镜片扩大了视场角并矫正镜头的像差，能适应高清晰度视频摄像的要求。

Description

经济型日夜两用高清变焦镜头

技术领域

本实用新型涉及一种经济型日夜两用高清变焦镜头，属于镜头技术领域。

背景技术

随着交通路网日益密集、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，为发展智能交通系统提供一款高分辨率日夜共焦的镜头具有现实意义。早期的定焦镜头结构简单、性能指标低，在图像的清晰度上只能与20～30万像素的标清CCD或CMOS摄像机适配，拍摄效果一般，图片价值不大，只能适应监控领域“看”之需要，甚至读取不了车牌号码、看不清楚人物特征。这样的分辨率已经远远满足不了现在高清摄像机的要求和社会对监控系统质量上的需求。

实用新型内容

与监控摄像机所追求的目标一致，作为监控图像采集的关键部件，厂商在提升镜头品质的同时也开发新技术，如非球面镜片的诞生、红外镜头的推广、百万像素对应镜头的兴起等，其目标只有一个：提升图像清晰度，改善图像画质。更好的图像质量，更高的清晰度，不仅是当前各镜头厂家要求技术的关键词，更是镜头产品永恒的追求目标。

本实用新型旨在适应上述的发展趋势，为智能安防视频摄像系统提供一种光学指标高、光学靶面大、分辨率不低于三百万像素的经济型日夜两用高清变焦镜头，该镜头可以与16：9制式1/3″高清晰度的摄像机配套使用，使摄像系统能够满足对景物在高光动态变化范围环境的高清晰度摄像的要求。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种经济型日夜两用高清变焦镜头，所述镜头的光学系统中沿光线入射方向依次设置有光焦度为负的前组A和光焦度为正的后组B，所述前组A和后组B之间设置有可变光栏C，所述前组A依次设置有负月牙透镜A-1、双凹非球面透镜A-2和双凸透镜A-3，所述后组B依次设置有正月牙非球面透镜B-1、双凸透镜B-2、平凹透镜B-3和双凸非球面透镜B-4。

在进一步的技术方案中，所述前组A与后组B之间的空气间隔是21.69mm。

在进一步的技术方案中，所述前组A中的负月牙透镜A-1与双凹非球面透镜A-2之间的空气间隔是5.27mm，所述双凹非球面透镜A-2与双凸透镜A-3之间的空气间隔是0.1mm。

在进一步的技术方案中，所述前组A中的双凸透镜A-3与光栏C之间的空气间隔是13.14mm，所述后组B中的正月牙非球面透镜B-1和光栏C之间的空气间隔是8.55mm。

在进一步的技术方案中，所述后组B中的正月牙非球面透镜B-1与双凸透镜B-2之间的空气间隔是0.11mm，所述双凸透镜B-2与平凹透镜B-3之间的空气间隔是0.1mm，所述平凹透镜B-3与双凸非球面透镜B-4之间的空气间隔1.09mm。

在进一步的技术方案中，所述镜头的机械结构包括沿光线入射方向依次设置的前主筒和后主筒，所述前主筒与后主筒固定连接，所述前主筒与后主筒之间设置有自动光圈组件，所述前主筒内放置有用于安置负月牙透镜A-1、双凹非球面透镜A-2和双凸透镜A-3的前镜座，所述后主筒内放置有用于安置正月牙非球面透镜B-1、双凸透镜B-2、平凹透镜B-3和双凸非球面透镜B-4的后镜座，所述前主筒上套设有可带动前镜座移动的前凸轮，所述后主筒上套设有可带动后镜座移动的后凸轮，所述前凸轮上设置有可将前凸轮锁紧于前主筒上的前拨钉，所述后凸轮上设置有可将后凸轮锁紧于后主筒上的后拨钉。

在进一步的技术方案中，所述前镜座设置有三个保持前组镜片同轴度的台阶，所述前镜座的前端内缘加设一段省去负月牙透镜A-1压圈的熔着段，所述双凹非球面透镜A-2后端边缘加设有保证双凹非球面透镜A-2与双凸透镜A-3之间空气间隔的小台阶，所述双凸透镜A-3后端由前镜座后端的台阶定位。

在进一步的技术方案中，所述后镜座设置有四个保证后组镜片同轴度的台阶，所述后镜座的前端内缘加设一段省去正月牙非球面透镜B-1压圈的熔着段，所述正月牙非球面透镜B-1的后端边缘加设有保证正月牙非球面透镜B-1与双凸透镜B-2之间空气间隔的小台阶，所述双凸透镜B-2和平凹透镜B-3之间设置有保证二者之间空气间隔的第一隔圈，所述平凹透镜B-3和双凸非球面透镜B-4之间设置有保证二者之间空气间隔的第二隔圈，所述双凸非球面透镜B-4后端由后镜座后端的台阶定位。

在进一步的技术方案中，所述前主筒与后主筒的中间接触面上分别设置有一个方形孔位和定位柱，所述前凸轮与后凸轮的侧边均设置有限制相应镜座运动行程的限位槽。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

（1）该镜头在反远距型的光学结构中合理分配了前组A和后组B的光焦度，使得整个光学结构不敏感；可通过合理选配前、后两组七片的光学玻璃材料，尽量选用高折率、低色散的光学玻璃材料，使镜头的色差尽量的小。

（2）前组A的第一镜片采用负月牙结构，扩大了镜头整体的视场角；前组A的第二镜片采用双凹非球面镜片，扩大了视场角并矫正镜头部分的像差；后组B的第一镜片和第四镜片均可采用材料为E48R的非球面镜片，使用非球面的设计，矫正了镜头的整体的球差、慧差等像差，使得镜头的解像力大大地得到提升；能适应300万像素高清晰度视频摄像的要求。由于加入了非球面镜片的使用，减少了镜片数量，大大地节省了镜头的成本，更适合于批量生产。

（3）在光学设计时对480nm～850nm的宽光谱范围进行象差校正和平衡，使镜头在宽光谱范围都有优良的像质，实现了宽光谱共焦。该镜头不仅能在白昼的光照环境下清晰成像，在夜间极低照度或零照度的环境下通过红外补光也能清晰成像，实现了24小时连续监控，且在日夜切换时不偏焦，无需现场调焦。

（4）前组A的第二镜片和后组B的第一镜片均在边缘加设一定厚度的整平台阶，优化了两处隔圈的设计。整体镜头的机械件材料可采用PC材料，结构简单，机械件数量少，也使镜头的小型化、轻量化成为可能。

附图说明

图1为本实用新型实施例的光学系统图。

图2为本实用新型实施例的机械结构图。

图1中标记：A.前组A，A-1.负月牙透镜A-1，A-2.双凹非球面透镜A-2，A-3.双凸透镜A-3；B.后组B，B-1.正月牙非球面透镜B-1，B-2.双凸透镜B-2，B-3.平凹透镜B-3，B-4.双凸非球面透镜B-4；C.可变光栏C。

图2中标记：1.负月牙透镜A-1，2.双凹非球面透镜A-2，3.双凸透镜A-3，4.前镜座，5.前主筒，6.前凸轮，7.自动光圈组件，8.后凸轮，9.后镜座，10.后主筒，11.第一隔圈，12.第二隔圈，13.双凸非球面透镜B-4，14.平凹透镜B-3，15.双凸透镜B-2，16.正月牙非球面透镜B-1，17.后钉，18.前拨钉。

具体实施方式

为了让本实用新型的上述特征和优点更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

如图1所示，一种经济型日夜两用高清变焦镜头，所述镜头的光学系统中沿光线自左向右入射方向依次设置有光焦度为负的前组A和光焦度为正的后组B，所述前组A和后组B之间设置有可变光栏C，所述前组A依次设置有负月牙透镜A-1、双凹非球面透镜A-2和双凸透镜A-3，所述后组B依次设置有正月牙非球面透镜B-1、双凸透镜B-2、平凹透镜B-3和双凸非球面透镜B-4。

在本实用新型实施例中，所述前组A与后组B之间的空气间隔是21.69mm；所述前组A中的负月牙透镜A-1与双凹非球面透镜A-2之间的空气间隔是5.27mm，所述双凹非球面透镜A-2与双凸透镜A-3之间的空气间隔是0.1mm；所述前组A中的双凸透镜A-3与光栏C之间的空气间隔是13.14mm，所述后组B中的正月牙非球面透镜B-1和光栏C之间的空气间隔是8.55mm；所述后组B中的正月牙非球面透镜B-1与双凸透镜B-2之间的空气间隔是0.11mm，所述双凸透镜B-2与平凹透镜B-3之间的空气间隔是0.1mm，所述平凹透镜B-3与双凸非球面透镜B-4之间的空气间隔1.09mm。

由上述镜片组构成的光学系统达到了以下光学指标：（1）焦距：f′=2.8-12mm；（2）相对孔径D/F=1/1.6；（3）视场角2ω：132°～38°（有效成像面n′≥φ6.7mm）；（4）适用光谱范围：480nm～850nm；（5）分辨率：与300万像素的高清晰度摄像机适配；（6）光路总长∑L≤51mm。

由于该镜头的分辨率很高，且边缘视场与中心市场的分辨率不允许有很大的区别，所以在结构设计中要确保系统各组元的同心度及调焦等动作的精确、平稳和手感好。

如图2所示，所述镜头的机械结构包括沿光线自左向右入射方向依次设置的前主筒5和后主筒10，所述前主筒5与后主筒10可通过两个限位的钉子固定连接，所述前主筒5与后主筒10之间设置有自动光圈组件7，所述前主筒5内放置有用于安置负月牙透镜A-1（1）、双凹非球面透镜A-2（2）和双凸透镜A-3（3）的前镜座4，所述后主筒10内放置有用于安置正月牙非球面透镜B-1（16）、双凸透镜B-2（15）、平凹透镜B-3（14）和双凸非球面透镜B-4（13）的后镜座9，所述前主筒5上套设有可带动前镜座4移动的前凸轮6，所述后主筒10上套设有可带动后镜座9移动的后凸轮8，所述前凸轮6上设置有可将前凸轮6锁紧于前主筒5上的前拨钉18，所述后凸轮8上设置有可将后凸轮8锁紧于后主筒10上的后拨钉17。全镜头机械件材质均可采用PC材料，实现轻量化。

在本实用新型实施例中，为了固定镜片及保证各镜片之间的空气间隔，分别设计了隔圈以及利用非球面的特殊加工工艺来保证空气间隔：所述双凹非球面透镜A-2（2）后端边缘加设有保证双凹非球面透镜A-2（2）与双凸透镜A-3（3）之间空气间隔的小台阶，不但解决了由于镜片之间空隙太小而造成隔圈难以加工的问题，而且还可通过在小台阶镀上一层消光墨膜有效地拦住杂光；所述正月牙非球面透镜B-1（16）的后端边缘加设有保证正月牙非球面透镜B-1（16）与双凸透镜B-2（15）之间空气间隔的小台阶，使得结构更加简单；所述双凸透镜B-2（15）和平凹透镜B-3（14）之间设置有保证二者之间空气间隔的第一隔圈11，所述平凹透镜B-3（14）和双凸非球面透镜B-4（13）之间设置有保证二者之间空气间隔的第二隔圈12。

在本实用新型实施例中，所述前镜座4设置有三个保持前组镜片同轴度的台阶，只要保证三个台阶内径的同轴度，就能够保证前组镜片的同轴度；所述前镜座4的前端内缘加设一段预定长度的熔着段，省去负月牙透镜A-1（1）压圈的机械结构；所述双凸透镜A-3（3）后端由前镜座4后端的台阶定位。所述后镜座9设置有四个保证后组镜片同轴度的台阶，保证四个台阶的同轴度，就能够保证后组镜片的同轴度；所述后镜座9的前端内缘加设一段预定长度的熔着段，省去正月牙非球面透镜B-1（16）压圈的机械结构；所述双凸非球面透镜B-4（13）后端由后镜座9后端的台阶定位。

在本实用新型实施例中，所述前主筒5与后主筒10的中间接触面上分别设置有一个方形孔位和定位柱，保证前主筒5和后主筒10的位置；所述前凸轮6与后凸轮8的侧边均设置有限制相应镜座运动行程的限位槽，确保相应限位槽的角度，就定位了前组A、后组B的运动行程。

使用时，先通过转动前凸轮6、后凸轮8分别带动前镜座4、后镜座9沿光轴前后相应移动，实现了改变光学系统焦距的功能；当调节到预定的焦距时，再通过前拨钉18、后拨钉17分别锁紧前凸轮6、后凸轮8，防止已经确认的焦距在摄像机移动或者震动过程中动到凸轮而造成焦距变化。

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 (5)

1.一种经济型日夜两用高清变焦镜头，其特征在于：所述镜头的光学系统中沿光线入射方向依次设置有光焦度为负的前组A和光焦度为正的后组B，所述前组A和后组B之间设置有可变光栏C，所述前组A依次设置有负月牙透镜A-1、双凹非球面透镜A-2和双凸透镜A-3，所述后组B依次设置有正月牙非球面透镜B-1、双凸透镜B-2、平凹透镜B-3和双凸非球面透镜B-4；所述镜头的机械结构采用PC材料，所述镜头的机械结构包括沿光线入射方向依次设置的前主筒和后主筒，所述前主筒与后主筒固定连接，所述前主筒与后主筒之间设置有自动光圈组件，所述前主筒内放置有用于安置负月牙透镜A-1、双凹非球面透镜A-2和双凸透镜A-3的前镜座，所述后主筒内放置有用于安置正月牙非球面透镜B-1、双凸透镜B-2、平凹透镜B-3和双凸非球面透镜B-4的后镜座，所述前主筒上套设有可带动前镜座移动的前凸轮，所述后主筒上套设有可带动后镜座移动的后凸轮，所述前凸轮上设置有可将前凸轮锁紧于前主筒上的前拨钉，所述后凸轮上设置有可将后凸轮锁紧于后主筒上的后拨钉；所述前镜座设置有三个保持前组镜片同轴度的台阶，所述前镜座的前端内缘加设一段省去负月牙透镜A-1压圈的熔着段，所述双凹非球面透镜A-2后端边缘加设有保证双凹非球面透镜A-2与双凸透镜A-3之间空气间隔的小台阶，所述双凸透镜A-3后端由前镜座后端的台阶定位；所述后镜座设置有四个保证后组镜片同轴度的台阶，所述后镜座的前端内缘加设一段省去正月牙非球面透镜B-1压圈的熔着段，所述正月牙非球面透镜B-1的后端边缘加设有保证正月牙非球面透镜B-1与双凸透镜B-2之间空气间隔的小台阶，所述双凸透镜B-2和平凹透镜B-3之间设置有保证二者之间空气间隔的第一隔圈，所述平凹透镜B-3和双凸非球面透镜B-4之间设置有保证二者之间空气间隔的第二隔圈，所述双凸非球面透镜B-4后端由后镜座后端的台阶定位；所述前主筒与后主筒的中间接触面上分别设置有一个方形孔位和定位柱，所述前凸轮与后凸轮的侧边均设置有限制相应镜座运动行程的限位槽。

2.根据权利要求1所述的经济型日夜两用高清变焦镜头，其特征在于：所述前组A与后组B之间的空气间隔是21.69mm。

3.根据权利要求1或2所述的经济型日夜两用高清变焦镜头，其特征在于：所述前组A中的负月牙透镜A-1与双凹非球面透镜A-2之间的空气间隔是5.27mm，所述双凹非球面透镜A-2与双凸透镜A-3之间的空气间隔是0.1mm。

4.根据权利要求1或2所述的经济型日夜两用高清变焦镜头，其特征在于：所述前组A中的双凸透镜A-3与光栏C之间的空气间隔是13.14mm，所述后组B中的正月牙非球面透镜B-1和光栏C之间的空气间隔是8.55mm。

5.根据权利要求1或2所述的经济型日夜两用高清变焦镜头，其特征在于：所述后组B中的正月牙非球面透镜B-1与双凸透镜B-2之间的空气间隔是0.11mm，所述双凸透镜B-2与平凹透镜B-3之间的空气间隔是0.1mm，所述平凹透镜B-3与双凸非球面透镜B-4之间的空气间隔1.09mm。