專利名稱：高變倍比、高分辨率、強透霧功能的變焦距攝像鏡頭的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及視頻技術的光學攝像裝置，特別是一種高變倍比、高分辨率、強透霧功能的變焦距攝像鏡頭。
背景技術：
機械補償式可變焦距鏡頭在視頻攝像領域的應用已有數(shù)十年的歷史了，傳統(tǒng)的光路結構形式由前固定組、變倍組、補償組和后固定組四個組元構成。但是，它們普遍存在著分辨率不高、不能與高清晰的攝像機適配，系統(tǒng)探測距離受制于雨、雪、薄霧等氣候條件的缺點，且當外形體積受限時，變倍倍數(shù)難以做大。隨著百萬級像素高分辨率(XD、CMOS圖像傳感器的不斷出現(xiàn)，光電視頻監(jiān)控已步入網(wǎng)絡化時代；視頻攝像系統(tǒng)的性能已由以往對外界景物純粹的“觀看”到現(xiàn)今的“識別和 認知”；從以往只能對良好光照條件下的監(jiān)控到雨、雪、薄霧等惡劣條件下的不間斷連續(xù)監(jiān)控；且目前整機系統(tǒng)朝緊湊型方向發(fā)展，也要求鏡頭體積在滿足使用要求的情況下盡可能小。解決上述問題是本發(fā)明的研究目的。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高變倍比、高分辨率、強透霧功能的變焦距攝像鏡頭；該鏡頭克服了數(shù)十年來變焦距鏡頭分辨率無法與高清攝像機適配，在雨、雪、薄霧等陰霾天氣探測能力下降，圖像對比度、清晰度嚴重下降，影響系統(tǒng)的探測能力，且當變倍比較大時系統(tǒng)難以實現(xiàn)外形結構緊湊化等缺陷。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是一種高變倍比、高分辨率、強透霧功能的變焦距攝像鏡頭，包括變焦機構，所述鏡頭的光學系統(tǒng)中沿光線自左向右入射方向分別設有光焦度為正的前固定組A、光焦度為負的變倍組B、光焦度為負的補償組C、可變光欄組件D、光焦度為正的后固定組E以及濾色片切換機構F ;所述前固定組A依次設有由負月牙透鏡A-I和雙凸透鏡A-2密接的第一膠合組、平凸透鏡A-3以及正月牙透鏡A-4 ;所述變倍組B依次設有雙凹透鏡B-I、由正月牙透鏡B-2和雙凹透鏡B-3密接的第二膠合組；所述補償組C依次設有雙凸透鏡C-1、由負月牙透鏡C-2和雙凸透鏡C-3密接的第三膠合組；所述后固定組E的前部依次設有由正月牙透鏡E-I和雙凹透鏡E-2密接的第四膠合組、正月牙透鏡E-3，后部設有由負月牙透鏡E-4和雙凸透鏡E-5密接的第五膠合組。優(yōu)選的，所述前固定組A和變倍組B之間的空氣間隔是4. 50mnTl74. 45mm，所述變倍組B和補償組C之間的空氣間隔是4. 50mnT228. 69mm,所述補償組C和后固定組E之間的空氣間隔是6. 80mnT61. 04_。優(yōu)選的，所述前固定組A中的第一膠合組和平凸透鏡A-3之間的空氣間隔是O. 15mm，所述平凸透鏡A-3和正月牙透鏡A-4之間的空氣間隔是O. 15mm ;所述變倍組B中的雙凹透鏡B-I和第二膠合組之間的空氣間隔是2. 29mm ;所述補償組C中的雙凸透鏡C-I和第三膠合組之間的空氣間隔是O. 15mm ;所述后固定組E中的第四膠合組和正月牙透鏡E-3之間的空氣間隔為O. 15mm，所述正月牙透鏡E-3和第五膠合組之間的空氣間隔為23. 50mm。與現(xiàn)有技術相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點提高了軸上光線高度最高的前固定組的光焦度承擔能力，采用正組補償并使用多片H-FK61 (超低色散)光學材料，有效地降低了光學鏡頭二級光譜等像差，使鏡頭的分辨率顯著提高，達到百萬像素，可與高清晰度的攝像機適配；提高了攝像系統(tǒng)在雨、雪、薄霧等陰霾氣候條件下對遠距離目標的探測能力，并具有結構緊湊、重量輕的特點。


圖I為本發(fā)明實施例光路的結構示意圖。圖2為本發(fā)明實施例濾色片切換機構的結構示意圖。圖中A-前固定組，B-變倍組，C-補償組，D-可變光欄組件，E-后固定組，F(xiàn)-濾 色片切換機構，A_1、C_2、E-4-負月牙透鏡，A_2、C_1、C_3、E-5-雙凸透鏡，A-3-平凸透鏡，A_4、B_2、E_1、E-3-正月牙透鏡，B_1、B_3、E-2-雙凹透鏡，I-濾色片電機，2-濾色片電機主動輪，3-濾色片壓圈,4-濾色片,5-濾色片轉(zhuǎn)盤,6-濾色片轉(zhuǎn)盤壓圈,7-濾色片轉(zhuǎn)盤軸，8-后組連接座。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的闡述。參考圖1，一種高變倍比、高分辨率、強透霧功能的變焦距攝像鏡頭，包括變焦機構，所述鏡頭的光學系統(tǒng)中沿光線自左向右入射方向分別設有光焦度為正的前固定組A、光焦度為負的變倍組B、光焦度為負的補償組C、可變光欄組件D、光焦度為正的后固定組E以及濾色片切換機構F ;所述前固定組A依次設有由負月牙透鏡A-I和雙凸透鏡A-2密接的第一膠合組、平凸透鏡A-3以及正月牙透鏡A-4 ;所述變倍組B依次設有雙凹透鏡B-1、由正月牙透鏡B-2和雙凹透鏡B-3密接的第二膠合組；所述補償組C依次設有雙凸透鏡C-1、由負月牙透鏡C-2和雙凸透鏡C-3密接的第三膠合組；所述后固定組E的前部依次設有由正月牙透鏡E-I和雙凹透鏡E-2密接的第四膠合組、正月牙透鏡E-3，后部設有由負月牙透鏡E-4和雙凸透鏡E-5密接的第五膠合組。在本實施例中，所述前固定組A和變倍組B之間的空氣間隔是4. 50mnTl74. 45mm,所述變倍組B和補償組C之間的空氣間隔是4. 50mnT228. 69mm,所述補償組C和后固定組E之間的空氣間隔是6. 80mnT61. 04mm。所述前固定組A中的第一膠合組和平凸透鏡A_3之間的空氣間隔是O. 15mm，所述平凸透鏡A-3和正月牙透鏡A-4之間的空氣間隔是O. 15mm ;所述變倍組B中的雙凹透鏡B-I和第二膠合組之間的空氣間隔是2. 29mm ;所述補償組C中的雙凸透鏡C-I和第三膠合組之間的空氣間隔是O. 15mm ;所述后固定組E中的第四膠合組和正月牙透鏡E-3之間的空氣間隔為O. 15mm，所述正月牙透鏡E-3和第五膠合組之間的空氣間隔為23. 50mm。在光學設計時，所述前固定組A中的雙凸透鏡A-2和正月牙透鏡A-4均由超低色散的H-FK61光學材料制作而成，這樣提高了光線高度最高的前固定組的光焦度承擔能力；所述前固定組A選用正組機械補償結構，有效地降低了光學鏡頭二級光譜等像差，使鏡頭的分辨率顯著提高，達到百萬像素，可與高清攝像機適配。該高變倍比、高分辨率、強透霧功能的變焦距攝像鏡頭達到了以下技術指標(I)焦距f' min=12. 50mm, f' max=750mm (變倍比 60 倍)；(2)相對孔徑D/f' =1/3. 5 1/8 ;
(3)視場角2ω=36 ° O. 6° ; (4)光學結構長度Σ L彡375. OOmm ; (5)變倍行程(169. 95mm ； (6)鏡頭分辨率與超百萬像素CXD攝像機或CMOS攝像機適配；(7)透霧濾色片的透過光譜75(T950nm。參考圖2，所述濾色片切換機構F包括濾色片電機I、濾色片轉(zhuǎn)盤軸7、繞濾色片轉(zhuǎn)盤軸7平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)的濾色片轉(zhuǎn)盤5以及經(jīng)濾色片壓圈3緊固在濾色片轉(zhuǎn)盤5內(nèi)的濾色片4，所述濾色片4包括鍍有可見光寬帶增透膜的K9光學玻璃濾色片和HWBl紅外濾色片，所述HWBl紅外濾色片的使用波長為800nnTl000nm,所述濾色片轉(zhuǎn)盤5通過濾色片轉(zhuǎn)盤軸7和濾色片轉(zhuǎn)盤壓圈6緊固在后組連接座8上；通過給濾色片電機I加電，所述濾色片電機I的電機軸帶動濾色片電機主動輪2轉(zhuǎn)動，所述濾色片電機主動輪2經(jīng)由與濾色片轉(zhuǎn)盤5相互嚙合的齒輪帶動濾色片轉(zhuǎn)盤5轉(zhuǎn)動,從而實現(xiàn)不同濾色片4的切換功能。 考慮到雨、雪、薄霧等陰霾氣候條件下，在空氣中含有微小水粒，根據(jù)米氏散射理論當散射粒子半徑c與入射光線波長λ的比值c/λ較小時，在像面上圖像的光能下降較小。據(jù)此在光學設計時，加大了近紅外譜線(波長λ在SOOnm以上的譜線)的權重，使鏡頭在近紅外波段有較高的分辨率。并進行膜系優(yōu)化設計，使光學鏡頭在450nnTl000nm波段范圍有高于80%的透過率。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權利要求
1.一種高變倍比、高分辨率、強透霧功能的變焦距攝像鏡頭，包括變焦機構，其特征在于所述鏡頭的光學系統(tǒng)中沿光線自左向右入射方向分別設有光焦度為正的前固定組A、光焦度為負的變倍組B、光焦度為負的補償組C、可變光欄組件D、光焦度為正的后固定組E以及濾色片切換機構F ;所述前固定組A依次設有由負月牙透鏡A-I和雙凸透鏡A-2密接的第一膠合組、平凸透鏡A-3以及正月牙透鏡A-4 ;所述變倍組B依次設有雙凹透鏡B-I、由正月牙透鏡B-2和雙凹透鏡B-3密接的第二膠合組；所述補償組C依次設有雙凸透鏡C-1、由負月牙透鏡C-2和雙凸透鏡C-3密接的第三膠合組；所述后固定組E的前部依次設有由正月牙透鏡E-I和雙凹透鏡E-2密接的第四膠合組、正月牙透鏡E-3，后部設有由負月牙透鏡E-4和雙凸透鏡E-5密接的第五膠合組。
2.根據(jù)權利要求I所述的高變倍比、高分辨率、強透霧功能的變焦距攝像鏡頭，其特征在于所述前固定組A和變倍組B之間的空氣間隔是4. 50mnTl74. 45mm，所述變倍組B和補償組C之間的空氣間隔是4. 50mnT228. 69mm,所述補償組C和后固定組E之間的空氣間隔是6.80mm^61. 04mm。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的高變倍比、高分辨率、強透霧功能的變焦距攝像鏡頭，其特征在于所述前固定組A中的第一膠合組和平凸透鏡A-3之間的空氣間隔是O. 15_，所述平凸透鏡A-3和正月牙透鏡A-4之間的空氣間隔是O. 15mm ;所述變倍組B中的雙凹透鏡B-I和第二膠合組之間的空氣間隔是2. 29mm ;所述補償組C中的雙凸透鏡C-I和第三膠合組之間的空氣間隔是O. 15mm;所述后固定組E中的第四膠合組和正月牙透鏡E-3之間的空氣間隔為O. 15mm，所述正月牙透鏡E-3和第五膠合組之間的空氣間隔為23. 50mm。
4.根據(jù)權利要求I所述的高變倍比、高分辨率、強透霧功能的變焦距攝像鏡頭，其特征在于所述前固定組A中的雙凸透鏡A-2和正月牙透鏡A-4均由超低色散的H-FK61光學材料制作而成。
5.根據(jù)權利要求I所述的高變倍比、高分辨率、強透霧功能的變焦距攝像鏡頭，其特征在于所述濾色片切換機構F包括濾色片電機、濾色片轉(zhuǎn)盤軸、繞濾色片轉(zhuǎn)盤軸平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)的濾色片轉(zhuǎn)盤以及經(jīng)濾色片壓圈緊固在濾色片轉(zhuǎn)盤內(nèi)的濾色片，所述濾色片轉(zhuǎn)盤通過濾色片轉(zhuǎn)盤軸和濾色片轉(zhuǎn)盤壓圈緊固在后組連接座上，所述濾色片電機的電機軸帶動濾色片電機主動輪轉(zhuǎn)動，所述濾色片電機主動輪經(jīng)由與濾色片轉(zhuǎn)盤相互嚙合的齒輪帶動濾色片轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動。
6.根據(jù)權利要求5所述的高變倍比、高分辨率、強透霧功能的變焦距攝像鏡頭，其特征在于所述濾色片包括鍍有可見光寬帶增透膜的K9光學玻璃濾色片和HWBl紅外濾色片，所述HWBl紅外濾色片的使用波長為800nnTl000nm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高變倍比、高分辨率、強透霧功能的變焦距攝像鏡頭，包括變焦機構，所述鏡頭的光學系統(tǒng)中沿光線自左向右入射方向分別設有光焦度為正的前固定組、光焦度為負的變倍組、光焦度為負的補償組、可變光欄組件、光焦度為正的后固定組以及濾色片切換機構。本發(fā)明有效地提高了鏡頭的分辨率，增強了攝像系統(tǒng)在雨、雪、薄霧等陰霾氣候條件下對遠距離目標的探測能力，并具有結構緊湊、重量輕的特點。
文檔編號G02B1/00GK102890337SQ20121036180
公開日2013年1月23日 申請日期2012年9月26日 優(yōu)先權日2012年9月26日
發(fā)明者肖維軍, 周寶藏, 屈立輝 申請人:福建福光數(shù)碼科技有限公司