專利名稱:四組元高分辨率日夜兩用多點(diǎn)變焦距鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及一種視頻監(jiān)控攝像鏡頭裝置,特別涉及一種四組元高分辨率日夜 兩用多點(diǎn)變焦距鏡頭。
背景技術(shù):
如圖2所示為現(xiàn)有四組元多點(diǎn)變焦距鏡頭的結(jié)果示意圖,四組元多點(diǎn)變焦距鏡頭 早在上世紀(jì)九十年代就應(yīng)用于視頻攝像系統(tǒng)中,但是它的光學(xué)性能指標(biāo)低,變倍比小于10, 最長焦距在5(T60mm左右;沒有在光路中使用超低色散玻璃,鏡頭的分辨率比較低,只能與 20 30像素的CXD或CMOS攝像機(jī)適配,沒有對寬光譜范圍進(jìn)行色差校正,鏡頭適應(yīng)的光譜 范圍窄,只能在480nm 650nm的白晝光照條件下使用。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述缺陷,為視頻攝像系統(tǒng)提供一種長焦距、變倍比 高的高分辨寬光譜共焦的四組元高分辨率日夜兩用多點(diǎn)變焦距鏡頭,它與高清的攝像機(jī)適 配產(chǎn)生高性能的視頻圖像,以對遠(yuǎn)距離的目標(biāo)進(jìn)行全天時監(jiān)測。本實(shí)用新型的技術(shù)方案在于一種四組元高分辨率日夜兩用多點(diǎn)變焦距鏡頭,其 特征在于沿光路入射方向分別設(shè)置有光焦度為正的前固定鏡片組(A),光焦度為負(fù)的變 倍鏡片組(B),可變光欄(C)、光焦度為正的后固定鏡片組(D)及光焦度為正的補(bǔ)償鏡片組 (E)及像面,所述前固定鏡片組(A)依次設(shè)有負(fù)月牙型鏡片A-I和雙凸鏡片A-2密接的膠合 組I及雙凸鏡片A-3,變倍鏡片組(B)依次設(shè)有負(fù)月牙型鏡片B-I及與之相隔的雙凹鏡片 B-2與正月牙型鏡片B-3密接的膠合組II,所述后固定鏡片組(D)依次設(shè)有雙凸鏡片D-1、 雙凸鏡片D-2和雙凹鏡片D-3,所述補(bǔ)償鏡片組(E)依次設(shè)有正月牙型鏡片E-I及與其相隔 的由負(fù)月牙型鏡片E-2和雙凸鏡片E-3密接的膠合組III。所述前固定鏡片組(A)與變倍組(B)之間的間距為26. 99mnT42. 43mm,變倍鏡片組 (B)與后固定鏡片組(D)之間的間距為16. 96mnTl. 52mm,后固定鏡片組(D)與補(bǔ)償鏡片組 (E)之間的間距為7. Wl6. 99mm,補(bǔ)償鏡片組(E)與像面之間的間距為16. 82mnT7. 23mm。所述前固定鏡片組(A)中負(fù)月牙型鏡片A-I和雙凸鏡片A-2密接的膠合組I與雙 凸鏡片A-3之間的間距為0. 2mm,變倍鏡片組(B)中負(fù)月牙型鏡片B-I與雙凹鏡片B-2與正 月牙型鏡片B-3密接的膠合組II之間的間距為3. 16mm,后固定鏡片組(D)中雙凸鏡片D-I 與雙凸鏡片D-2之間的間距為0. 21mm,雙凸鏡片D-2與雙凹鏡片D-3之間的間距為0. 21mm, 補(bǔ)償鏡片組(E)中正月牙型鏡片E-I與負(fù)月牙型鏡片E-2和雙凸鏡片E-3密接的膠合組III 的間隔為0. 05mm。所述前固定鏡片組(A)外周部設(shè)有前固定組鏡座,所述前固定組鏡座通過螺紋連 接于設(shè)于后側(cè)的前主筒相連接,所述前主筒內(nèi)側(cè)設(shè)有變倍組鏡座,變倍組鏡座內(nèi)安裝有變 倍鏡片組(B),前主筒內(nèi)壁周部上開設(shè)有前主筒螺旋槽,變倍組鏡座外側(cè)設(shè)置有一端伸入變 倍組鏡座,另一端嵌入前主筒螺旋槽內(nèi)并可沿前主筒螺旋槽移動的變倍組導(dǎo)釘,所述前主筒外側(cè)設(shè)有用于驅(qū)動變倍組導(dǎo)釘移動的前組調(diào)節(jié)環(huán),前主筒后端連接有后主筒,所述后主 筒內(nèi)側(cè)前端螺接有后固定組鏡座,所述后固定組鏡座內(nèi)側(cè)安裝有后固定鏡片組(D),所述后 主筒內(nèi)壁周部上開設(shè)有后主筒螺旋槽,后主筒內(nèi)側(cè)后端設(shè)有后組移動座,所述后組移動座 側(cè)壁上設(shè)有一端與后組移動座固定連接,另一端嵌入后主筒螺旋槽的補(bǔ)償組導(dǎo)釘,后組移 動座后側(cè)端部通過螺紋與補(bǔ)償組鏡座實(shí)現(xiàn)聯(lián)動,所述補(bǔ)償組鏡座內(nèi)安裝有補(bǔ)償鏡片組(E)。所述前固定鏡片組(A)中,雙凸鏡片A-2和雙凸鏡片A-3之間設(shè)有前固定組隔圈, 負(fù)月牙型鏡片A-I前側(cè)設(shè)有前固定組前壓圈。所述變倍鏡片組(B)中,負(fù)月牙型鏡片B-I前側(cè)設(shè)有變倍組前壓圈。所述后固定鏡片組(D)中,雙凸鏡片D-I和雙凸鏡片D-2之間設(shè)有后固定組隔圈, 雙凹鏡片D-3后側(cè)設(shè)有后固定組后壓圈。所述補(bǔ)償鏡片組(E)中,正月牙型鏡片E-I與負(fù)月牙型鏡片E-2之間設(shè)有補(bǔ)償組 隔圈,正月牙型鏡片E-I前側(cè)設(shè)有補(bǔ)償組前壓圈。所述前組調(diào)節(jié)環(huán)周側(cè)上開設(shè)有螺紋孔,前組鎖緊螺釘穿過該螺紋孔固定,所述后 組移動座周側(cè)上開設(shè)有螺紋孔,后組鎖緊螺釘穿過該螺紋孔固定。前固定鏡片組中雙凸鏡片A-3采用超低色散玻璃材料制成。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于1、通過變倍鏡頭組(B)與補(bǔ)償鏡頭組(E)沿光軸前后對 應(yīng)移動達(dá)到改變光學(xué)系統(tǒng)焦距的功能;2、合理分配A、B、D、E四個組元的光焦度,使光學(xué)鏡頭的最大焦距和最小焦距之比 高達(dá)12倍,fmax ‘ =120mm、fmin' =10謹(jǐn),相對孔徑D/f ‘ =1/1. 6,光學(xué)結(jié)構(gòu)長彡120謹(jǐn);3、應(yīng)用高折射、低色散的光學(xué)玻璃材料巧妙配合,前固定鏡片組(A)的A-3鏡片選 用超低色散的光學(xué)玻璃,通過計算機(jī)光學(xué)輔助設(shè)計和優(yōu)化完善地校正了光學(xué)鏡頭的各種像 差,使鏡頭的分辨率高,能適應(yīng)高清晰度視頻攝像的要求;4、在光學(xué)設(shè)計時對485 850nm的寬光譜范圍進(jìn)行像差校正和平衡使變焦鏡頭在 寬光譜范圍都有優(yōu)良的像質(zhì),實(shí)現(xiàn)了寬光譜共焦,鏡頭不僅能在白晝的光照環(huán)境下清晰成 像,在夜間零照度環(huán)境下,通過紅外補(bǔ)光,也能清晰成像;5、在結(jié)構(gòu)設(shè)計時,采用三維動態(tài)仿真技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化,提高了鏡頭的強(qiáng)度和抗振動 性能,并且使鏡頭的結(jié)構(gòu)緊湊,體積小,重量輕。。
圖1為本實(shí)用新型的光路結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為目前現(xiàn)有技術(shù)條件下的四組元鏡頭的光路結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
一種四組元高分辨率日夜兩用多點(diǎn)變焦距鏡頭,其特征在于沿光路入射方向分 別設(shè)置有光焦度為正的前固定鏡片組(A),光焦度為負(fù)的變倍鏡片組(B),可變光欄(C)、光 焦度為正的后固定鏡片組(D)及光焦度為正的補(bǔ)償鏡片組(E)及像面,所述前固定鏡片組 (A)依次設(shè)有負(fù)月牙型鏡片A-I和雙凸鏡片A-2密接的膠合組I及雙凸鏡片A-3,變倍鏡片 組(B)依次設(shè)有負(fù)月牙型鏡片B-I及與之相隔的雙凹鏡片B-2與正月牙型鏡片B-3密接的膠合組II,所述后固定鏡片組(D)依次設(shè)有雙凸鏡片D-1、雙凸鏡片D-2和雙凹鏡片D-3,所 述補(bǔ)償鏡片組(E)依次設(shè)有正月牙型鏡片E-I及與其相隔的由負(fù)月牙型鏡片E-2和雙凸鏡 片E-3密接的膠合組III。所述前固定鏡片組(A)與變倍組(B)之間的間距為26. 99mnT42. 43mm,變倍鏡片組 (B)與后固定鏡片組(D)之間的間距為16. 96mnTl. 52mm,后固定鏡片組(D)與補(bǔ)償鏡片組 (E)之間的間距為7. Wl6. 99mm,補(bǔ)償鏡片組(E)與像面F之間的間距為16. 82mnT7. 23mm。所述前固定鏡片組(A)中負(fù)月牙型鏡片A-I和雙凸鏡片A-2密接的膠合組I與雙 凸鏡片A-3之間的間距為0. 2mm,變倍鏡片組(B)中負(fù)月牙型鏡片B-I與雙凹鏡片B-2與正 月牙型鏡片B-3密接的膠合組II之間的間距為3. 16mm,后固定鏡片組(D)中雙凸鏡片D-I 與雙凸鏡片D-2之間的間距為0. 21mm,雙凸鏡片D-2與雙凹鏡片D-3之間的間距為0. 21mm, 補(bǔ)償鏡片組(E)中正月牙型鏡片E-I與負(fù)月牙型鏡片E-2和雙凸鏡片E-3密接的膠合組III 的間隔為0. 05mm。所述前固定鏡片組(A)外周部設(shè)有前固定組鏡座1,所述前固定組鏡座通過螺紋 連接于設(shè)于后側(cè)的前主筒2相連接,所述前主筒內(nèi)側(cè)設(shè)有變倍組鏡座3,變倍組鏡座內(nèi)安裝 有變倍鏡片組(B),前主筒內(nèi)壁周部上開設(shè)有前主筒螺旋槽4,變倍組鏡座外側(cè)設(shè)置有一端 22伸入變倍組鏡座,另一端23嵌入前主筒螺旋槽內(nèi)并可沿前主筒螺旋槽移動的變倍組導(dǎo) 釘5,所述前主筒外側(cè)設(shè)有用于驅(qū)動變倍組導(dǎo)釘移動的前組調(diào)節(jié)環(huán)6,前主筒后端連接有后 主筒7,所述后主筒內(nèi)側(cè)前端螺接有后固定組鏡座8,所述后固定組鏡座內(nèi)側(cè)安裝有后固定 鏡片組(D),所述后主筒內(nèi)壁周部上開設(shè)有后主筒螺旋槽9,后主筒內(nèi)側(cè)后端設(shè)有后組移動 座10,所述后組移動座側(cè)壁上設(shè)有一端M與后組移動座固定連接,另一端25嵌入后主筒螺 旋槽的補(bǔ)償組導(dǎo)釘11,后組移動座后側(cè)端部通過螺紋與補(bǔ)償組鏡座12實(shí)現(xiàn)聯(lián)動,所述補(bǔ)償 組鏡座內(nèi)安裝有補(bǔ)償鏡片組(E)。為了實(shí)現(xiàn)手動調(diào)焦,即變倍鏡片組合補(bǔ)償鏡片組需要再軸向位置進(jìn)行移動,且移 動量有嚴(yán)格的尺寸及位置要求,變倍組鏡座和補(bǔ)償組鏡座外側(cè)緊密配合有導(dǎo)釘,為了在轉(zhuǎn) 動或震動過程中不發(fā)生跑焦情況,銅質(zhì)導(dǎo)釘采用螺紋配合,且在導(dǎo)釘外包裹尼龍圓環(huán)。為了保證前固定鏡片組中鏡片的通光和鏡片之間的空氣距離,所述前固定鏡片組 (A)中,雙凸鏡片A-2和雙凸鏡片A-3之間設(shè)有前固定組隔圈13,為了保證前固定組組件的 穩(wěn)定性,負(fù)月牙型鏡片A-I前側(cè)設(shè)有前固定組前壓圈14。為了保證變倍組組件的穩(wěn)定性,所述變倍鏡片組(B)中,負(fù)月牙型鏡片B-I前側(cè)設(shè) 有變倍組前壓圈15。為了保證后固定鏡片組中鏡片的通光和鏡片之間的空氣距離,所述后固定鏡片組 (D)中,雙凸鏡片D-I和雙凸鏡片D-2之間設(shè)有后固定組隔圈16,為了保證后固定組組件的 穩(wěn)定性,雙凹鏡片D-3后側(cè)設(shè)有后固定組后壓圈17。為了保證補(bǔ)償鏡片組中鏡片的通光和鏡片之間的空氣距離,所述補(bǔ)償鏡片組(E) 中,正月牙型鏡片E-I與負(fù)月牙型鏡片E-2之間設(shè)有補(bǔ)償組隔圈18,為了保證補(bǔ)償組組件的 穩(wěn)定性,正月牙型鏡片E-I前側(cè)設(shè)有補(bǔ)償組前壓圈19。為防止已經(jīng)確認(rèn)的焦距在攝象機(jī)移動或者震動過程中脫焦,所述前組調(diào)節(jié)環(huán)周側(cè) 上開設(shè)有螺紋孔,前組鎖緊螺釘20穿過該螺紋孔固定,所述后組移動座周側(cè)上開設(shè)有螺紋 孔,后組鎖緊螺釘21穿過該螺紋孔固定,鎖緊前組鎖緊螺釘和后組鎖緊螺釘可將前組調(diào)節(jié)環(huán)和后組調(diào)節(jié)環(huán)鎖緊,防止變倍組鏡座和補(bǔ)償組鏡座移動。為了使鏡頭不僅能在白晝的光照條件下清晰成像,還能在夜間零照度的環(huán)境下, 采用紅外補(bǔ)光而清晰成像,前固定鏡片組中雙凸鏡片A-3采用超低色散玻璃材料制成。綜上所述四組元高分辨率日夜兩用多點(diǎn)變焦距鏡頭涉及視頻、監(jiān)控、攝像鏡頭裝置,采用新 穎的四組元結(jié)構(gòu)形式的多點(diǎn)變焦距鏡頭,具有變倍比高、焦距長、大孔徑、高分辨和寬光譜 共焦等性能;同時,具有結(jié)構(gòu)長度短之特點(diǎn)。光路由前固定鏡片組(A)、變倍鏡片組(B)、后 固定鏡片組(D)和補(bǔ)償鏡片組(E)四個組元組成;通過變倍鏡片組(B)與補(bǔ)償鏡片組(E)沿 光軸前后對應(yīng)移動,可以方便地改變光學(xué)系統(tǒng)的焦距。在光路設(shè)計時,合理分配四個組元的光焦度,使光學(xué)鏡頭達(dá)到了高變倍比、長焦 距、大相對孔徑的性能指標(biāo);同時,對可見光和近紅外的光譜范圍進(jìn)行像差校正和平衡;通 過選用玻璃材料,其中前固定組A-3鏡片采用超低色散玻璃材料,使鏡頭不僅能在白晝的 光照條件下清晰成像,還能在夜間零照度的環(huán)境下,采用紅外補(bǔ)光而清晰成像。通過計算機(jī) 光學(xué)輔助設(shè)計和優(yōu)化,使成像分辨率高達(dá)百萬像素。與高性能的CCD或CMOS攝像機(jī)適配, 實(shí)現(xiàn)高清晰度視頻攝像。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)指標(biāo)如下1、焦距f' =10 120mm;2、變倍比12倍;3、相對孔徑 D/f,=1/1. 6 ;4、視場角 2 ω :33. 4° 2. 85° ;5、分辨率優(yōu)于100萬像素;6、光路總長 Σ D 彡 120mm ;7、適用譜線范圍480nm 850nm。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例,凡依本實(shí)用新型申請專利范圍所做的均 等變化與修飾,皆應(yīng)屬本實(shí)用新型的涵蓋范圍。
權(quán)利要求1.一種四組元高分辨率日夜兩用多點(diǎn)變焦距鏡頭,其特征在于沿光路入射方向分別 設(shè)置有光焦度為正的前固定鏡片組(A),光焦度為負(fù)的變倍鏡片組(B),可變光欄(C)、光焦 度為正的后固定鏡片組(D)及光焦度為正的補(bǔ)償鏡片組(E)及像面,所述前固定鏡片組(A) 依次設(shè)有負(fù)月牙型鏡片A-I和雙凸鏡片A-2密接的膠合組I及雙凸鏡片A-3,變倍鏡片組 (B)依次設(shè)有負(fù)月牙型鏡片B-I及與之相隔的雙凹鏡片B-2與正月牙型鏡片B-3密接的膠 合組II,所述后固定鏡片組(D)依次設(shè)有雙凸鏡片D-1、雙凸鏡片D-2和雙凹鏡片D-3,所述 補(bǔ)償鏡片組(E)依次設(shè)有正月牙型鏡片E-I及與其相隔的由負(fù)月牙型鏡片E-2和雙凸鏡片 E-3密接的膠合組III。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四組元高分辨率日夜兩用多點(diǎn)變焦距鏡頭,其特征在于所 述前固定鏡片組(A)與變倍組(B)之間的間距為26. 99mnT42. 43mm,變倍鏡片組(B)與后固 定鏡片組(D)之間的間距為16. 96mnTl. 52mm,后固定鏡片組(D)與補(bǔ)償鏡片組(E)之間的 間距為7. Wl6. 99mm,補(bǔ)償鏡片組(E)與像面之間的間距為16. 82mnT7. 23mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四組元高分辨率日夜兩用多點(diǎn)變焦距鏡頭,其特征在于所 述前固定鏡片組(A)中負(fù)月牙型鏡片A-I和雙凸鏡片A-2密接的膠合組I與雙凸鏡片A-3 之間的間距為0. 2mm,變倍鏡片組(B)中負(fù)月牙型鏡片B-I與雙凹鏡片B-2與正月牙型鏡 片B-3密接的膠合組II之間的間距為3. 16mm,后固定鏡片組(D)中雙凸鏡片D-I與雙凸鏡 片D-2之間的間距為0. 21mm,雙凸鏡片D-2與雙凹鏡片D-3之間的間距為0. 21mm,補(bǔ)償鏡 片組(E)中正月牙型鏡片E-I與負(fù)月牙型鏡片E-2和雙凸鏡片E-3密接的膠合組III的間隔 為 0. 05mmo
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四組元高分辨率日夜兩用多點(diǎn)變焦距鏡頭,其特征在于所 述前固定鏡片組(A)外周部設(shè)有前固定組鏡座,所述前固定組鏡座通過螺紋連接于設(shè)于 后側(cè)的前主筒相連接,所述前主筒內(nèi)側(cè)設(shè)有變倍組鏡座,變倍組鏡座內(nèi)安裝有變倍鏡片組 (B),前主筒內(nèi)壁周部上開設(shè)有前主筒螺旋槽,變倍組鏡座外側(cè)設(shè)置有一端伸入變倍組鏡 座,另一端嵌入前主筒螺旋槽內(nèi)并可沿前主筒螺旋槽移動的變倍組導(dǎo)釘,所述前主筒外側(cè) 設(shè)有用于驅(qū)動變倍組導(dǎo)釘移動的前組調(diào)節(jié)環(huán),前主筒后端連接有后主筒,所述后主筒內(nèi)側(cè) 前端螺接有后固定組鏡座,所述后固定組鏡座內(nèi)側(cè)安裝有后固定鏡片組(D),所述后主筒內(nèi) 壁周部上開設(shè)有后主筒螺旋槽,后主筒內(nèi)側(cè)后端設(shè)有后組移動座,所述后組移動座側(cè)壁上 設(shè)有一端與后組移動座固定連接,另一端嵌入后主筒螺旋槽的補(bǔ)償組導(dǎo)釘,后組移動座后 側(cè)端部通過螺紋與補(bǔ)償組鏡座實(shí)現(xiàn)聯(lián)動,所述補(bǔ)償組鏡座內(nèi)安裝有補(bǔ)償鏡片組(E)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的四組元高分辨率日夜兩用多點(diǎn)變焦距鏡頭,其特征在于所 述前固定鏡片組(A)中,雙凸鏡片A-2和雙凸鏡片A-3之間設(shè)有前固定組隔圈,負(fù)月牙型鏡 片A-I前側(cè)設(shè)有前固定組前壓圈。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的四組元高分辨率日夜兩用多點(diǎn)變焦距鏡頭,其特征在于所 述變倍鏡片組(B)中,負(fù)月牙型鏡片B-I前側(cè)設(shè)有變倍組前壓圈。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的四組元高分辨率日夜兩用多點(diǎn)變焦距鏡頭,其特征在于所 述后固定鏡片組(D)中,雙凸鏡片D-I和雙凸鏡片D-2之間設(shè)有后固定組隔圈,雙凹鏡片 D-3后側(cè)設(shè)有后固定組后壓圈。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的四組元高分辨率日夜兩用多點(diǎn)變焦距鏡頭,其特征在于所 述補(bǔ)償鏡片組(E)中,正月牙型鏡片E-I與負(fù)月牙型鏡片E-2之間設(shè)有補(bǔ)償組隔圈,正月牙型鏡片E-I前側(cè)設(shè)有補(bǔ)償組前壓圈。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的四組元高分辨率日夜兩用多點(diǎn)變焦距鏡頭,其特征在于所 述前組調(diào)節(jié)環(huán)周側(cè)上開設(shè)有螺紋孔,前組鎖緊螺釘穿過該螺紋孔固定,所述后組移動座周 側(cè)上開設(shè)有螺紋孔,后組鎖緊螺釘穿過該螺紋孔固定。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四組元高分辨率日夜兩用多點(diǎn)變焦距鏡頭,其特征在于前 固定鏡片組中雙凸鏡片A-3采用超低色散玻璃材料制成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種四組元高分辨率日夜兩用多點(diǎn)變焦距鏡頭,四組元高分辨率日夜兩用多點(diǎn)變焦距鏡頭涉及視頻、監(jiān)控、攝像鏡頭裝置,采用新穎的四組元結(jié)構(gòu)形式的多點(diǎn)變焦距鏡頭,具有變倍比高、焦距長、大孔徑、高分辨和寬光譜共焦等性能;同時,具有結(jié)構(gòu)長度短之特點(diǎn),光路由前固定組(A)、變倍組(B)、后固定(D)和補(bǔ)償組(E)四個組元組成;通過變倍組(B)與補(bǔ)償組(E)沿光軸前后對應(yīng)移動,可以方便地改變光學(xué)系統(tǒng)的焦距,在光路設(shè)計時,合理分配四個組元的光焦度,使光學(xué)鏡頭達(dá)到了高變倍比、長焦距、大相對孔徑的性能指標(biāo)。
文檔編號G02B7/04GK201845123SQ20102060432
公開日2011年5月25日 申請日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者張世忠, 王躍平, 許端霞, 魏巖麗 申請人:福建福光數(shù)碼科技有限公司