高清電動(dòng)變焦、聚焦監(jiān)控鏡頭及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高清電動(dòng)變焦、聚焦監(jiān)控鏡頭及其控制方法，其特征在于：包括前組齒輪（5）、后凸輪（7）和設(shè)在它們體內(nèi)的前組鏡筒（6）、后組鏡筒（9），所述前組鏡筒（6）和后組鏡筒體（9）體內(nèi)設(shè)有用于支撐鏡片的前組鏡座（4）和后組鏡座(8），所述前組鏡座（4）外表面上的凸鍵穿過前組鏡筒（6）上的滑槽，并嵌入位于前組齒輪（5）內(nèi)表面的螺旋軌道，本發(fā)明高清電動(dòng)變焦、聚焦監(jiān)控鏡頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理，有利于電動(dòng)精確控制聚焦和變焦。
【專利說明】高清電動(dòng)變焦、聚焦監(jiān)控鏡頭及其控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高清電動(dòng)變焦、聚焦監(jiān)控鏡頭及其控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)今高速發(fā)展的信息時(shí)代，人們的安防意識(shí)越來越高，相應(yīng)的對(duì)鏡頭的質(zhì)量也提出一定的要求。不再僅僅追求于分辨率、使用溫度、監(jiān)控范圍等方面，對(duì)鏡頭的精確度、控制方式、結(jié)構(gòu)大小等提出了新要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種高清電動(dòng)變焦、聚焦監(jiān)控鏡頭，該高清電動(dòng)變焦、聚焦監(jiān)控鏡頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理，有利于電動(dòng)精確控制聚焦和變焦。
[0004]本發(fā)明高清電動(dòng)變焦、聚焦監(jiān)控鏡頭，其特征在于:包括前組齒輪(5)、后凸輪(7)和設(shè)在它們體內(nèi)的前組鏡筒(6)、后組鏡筒(9)，所述前組鏡筒(6)和后組鏡筒體(9)體內(nèi)設(shè)有用于支撐鏡片的前組鏡座(4)和后組鏡座(8)，所述前組鏡座(4)外表面上的凸鍵穿過前組鏡筒(6)上的滑槽，并嵌入位于前組齒輪(5)內(nèi)表面的螺旋軌道，后組鏡座(8)外表面上的凸鍵穿過后組鏡筒(9)上的滑槽，并嵌入位于后凸輪(7)內(nèi)表面的螺旋軌道；所述前組齒輪(5)和后凸輪(7)旁側(cè)分別設(shè)有第一步進(jìn)電機(jī)和第二步進(jìn)電機(jī)以驅(qū)動(dòng)前組鏡座(4)和后組鏡座(8)移動(dòng)；所述鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)中沿光線自左向右入射方向分別設(shè)置光焦度為負(fù)的前組A、光焦度為正的后組B及設(shè)于前組A和后組B之間的可變光欄C ;所述前組A依次由負(fù)月牙型透鏡A-1、雙凹透鏡A-2和雙凸透鏡A-3密接的前膠合組構(gòu)成；所述后組B由雙凸透鏡B-1、負(fù)月牙型透鏡B-2、負(fù)月牙型透鏡B-3和雙凸透鏡B-4密接的第一后膠合組構(gòu)成、負(fù)月牙型透鏡B-5、雙凸透鏡B-6和負(fù)月牙型透鏡B-7密接的第二后膠合組構(gòu)成。
[0005]進(jìn)一步的，上述前組A與后組B之間的空氣間隔是:20.236mm，所述前組中負(fù)月牙型透鏡A-1與膠合透鏡組之間的空氣間隔是:5.867_，所述前組中膠合透鏡組與光欄C之間的空氣間隔是:3.867-1.030mm，所述后組B中光欄C和雙凸透鏡B-1之間的空氣間隔是:6.279-0.403mm，雙凸透鏡B-1與負(fù)月牙型透鏡B-2之間的空氣間隔是1.517mm，負(fù)月牙型透鏡B-2與第一后膠合透鏡組之間的空氣間隔是:0.900mm，第一后膠合透鏡組與負(fù)月牙型透鏡B-5之間的空氣間隔是:0.900mm，負(fù)月牙型透鏡B-5與第二后膠合透鏡組之間的空氣間隔是:1.370mm。
[0006]進(jìn)一步的，上述鏡頭焦距:P =3.0?10.5mm，相對(duì)孔徑D/F=l/1.4，視場(chǎng)角2ω:132°?35.5° (有效成像面Y彡Φ6.72_)，適用光譜范圍:480nm?850nm，分辨率:與300萬像素的高清晰度攝像機(jī)適配，光路總長(zhǎng)Σ L ^ 50_。
[0007]本發(fā)明高清電動(dòng)變焦、聚焦監(jiān)控鏡頭的控制方法，其特征在于:所述鏡頭包括前組齒輪(5)、后凸輪(7)和設(shè)在它們體內(nèi)的前組鏡筒(6)、后組鏡筒(9)，所述前組鏡筒(6)和后組鏡筒體(9)體內(nèi)設(shè)有用于支撐鏡片的前組鏡座(4)和后組鏡座(8)，所述前組鏡座(4)外表面上的凸鍵穿過前組鏡筒(6)上的滑槽，并嵌入位于前組齒輪(5)內(nèi)表面的螺旋軌道，后組鏡座(8)外表面上的凸鍵穿過后組鏡筒(9)上的滑槽，并嵌入位于后凸輪(7)內(nèi)表面的螺旋軌道；所述前組齒輪(5)和后凸輪(7)旁側(cè)分別設(shè)有第一步進(jìn)電機(jī)和第二步進(jìn)電機(jī)以驅(qū)動(dòng)前組鏡座(4)和后組鏡座(8)移動(dòng)；所述鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)中沿光線自左向右入射方向分別設(shè)置光焦度為負(fù)的前組A、光焦度為正的后組B及設(shè)于前組A和后組B之間的可變光欄C ;所述前組A依次由負(fù)月牙型透鏡A-1、雙凹透鏡A-2和雙凸透鏡A-3密接的前膠合組構(gòu)成；所述后組B由雙凸透鏡B-1、負(fù)月牙型透鏡B-2、負(fù)月牙型透鏡B-3和雙凸透鏡B-4密接的第一后膠合組構(gòu)成、負(fù)月牙型透鏡B-5、雙凸透鏡B-6和負(fù)月牙型透鏡B-7密接的第二后膠合組構(gòu)成；控制時(shí)，通過第一步進(jìn)電機(jī)和第二步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)來帶動(dòng)前組鏡座(4)和后組鏡座(8)的軸向移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)變焦和聚焦。
[0008]進(jìn)一步的，上述第一步進(jìn)電機(jī)和第二步進(jìn)電機(jī)通過后端485通訊協(xié)議以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程電動(dòng)控制。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
1.本鏡頭光學(xué)結(jié)構(gòu)中合理分配了前組A和后組B的光焦度，在后組B中，把三片式結(jié)構(gòu)的第三組鏡片改為雙膠合透鏡組，使鏡頭達(dá)到大相對(duì)孔徑、廣角、結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度短的性能指標(biāo)。
[0010]2.通過合理選配前、后兩組十片七組的光學(xué)玻璃材料，盡量選用高折射率、低色散的光學(xué)玻璃材料。通過計(jì)算機(jī)輔助光學(xué)設(shè)計(jì)和優(yōu)化，完善地校正了光學(xué)鏡頭的各種象差，使鏡頭的分辨率高，能適應(yīng)300萬像素高清晰度視頻攝像的要求。
[0011]3.在光學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)480nm?850nm的寬光譜范圍進(jìn)行象差校正和平衡，使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，在夜間極低照度或零照度的環(huán)境下通過紅外補(bǔ)光也能清晰成像，實(shí)現(xiàn)了 24小時(shí)連續(xù)監(jiān)控，且在日夜切換時(shí)不偏焦，無需現(xiàn)場(chǎng)調(diào)焦。
[0012]4.鏡頭使用增強(qiáng)塑料，具高強(qiáng)度及彈性系數(shù)、高沖擊強(qiáng)度、使用溫度范圍廣，電氣特性優(yōu)，容易被塑制成，且鏡頭批量生產(chǎn)的一致性好、良率高、后焦一致性好。
[0013]5.運(yùn)用兩馬達(dá)來精確的控制鏡頭進(jìn)行聚焦變焦，成像效果更好，有效的節(jié)省了物力人力。
[0014]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1是現(xiàn)有普通像素鏡頭的光路圖；
圖2是本發(fā)明的光路圖；
圖3是本發(fā)明的機(jī)械主視圖；
圖4是圖3的右視圖；
圖5是本發(fā)明的剖面圖；
其中1、第一步進(jìn)電機(jī)，2、第二步進(jìn)電機(jī)，3、前組扇形齒輪，4、前組鏡座，5、前組齒輪，6、前組鏡筒，7、后凸輪，8、后組鏡座，9、后組鏡筒體，10、減速箱，11、后組鏡座，12、導(dǎo)釘。
[0015]【具體實(shí)施方式】:
本發(fā)明本發(fā)明高清電動(dòng)變焦、聚焦監(jiān)控鏡頭，其特征在于:包括前組齒輪(5)、后凸輪
(7)和設(shè)在它們體內(nèi)的前組鏡筒(6)、后組鏡筒(9)，所述前組鏡筒(6)和后組鏡筒體(9)體內(nèi)設(shè)有用于支撐鏡片的前組鏡座(4)和后組鏡座(8)，所述前組鏡座(4)外表面上的凸鍵穿過前組鏡筒(6)上的滑槽，并嵌入位于前組齒輪(5)內(nèi)表面的螺旋軌道，后組鏡座(8)外表面上的凸鍵穿過后組鏡筒(9)上的滑槽，并嵌入位于后凸輪(7)內(nèi)表面的螺旋軌道；所述前組齒輪(5)和后凸輪(7)旁側(cè)分別設(shè)有第一步進(jìn)電機(jī)和第二步進(jìn)電機(jī)以驅(qū)動(dòng)前組鏡座(4)和后組鏡座(8)移動(dòng)；所述鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)中沿光線自左向右入射方向分別設(shè)置光焦度為負(fù)的前組A、光焦度為正的后組B及設(shè)于前組A和后組B之間的可變光欄C ;所述前組A依次由負(fù)月牙型透鏡A-1、雙凹透鏡A-2和雙凸透鏡A-3密接的前膠合組構(gòu)成；所述后組B由雙凸透鏡B-1、負(fù)月牙型透鏡B-2、負(fù)月牙型透鏡B-3和雙凸透鏡B-4密接的第一后膠合組構(gòu)成、負(fù)月牙型透鏡B-5、雙凸透鏡B-6和負(fù)月牙型透鏡B-7密接的第二后膠合組構(gòu)成。
[0016]進(jìn)一步的，上述前組A與后組B之間的空氣間隔是:20.236mm，所述前組中負(fù)月牙型透鏡A-1與膠合透鏡組之間的空氣間隔是:5.867_，所述前組中膠合透鏡組與光欄C之間的空氣間隔是:3.867-1.030mm，所述后組B中光欄C和雙凸透鏡B-1之間的空氣間隔是:6.279-0.403mm，雙凸透鏡B-1與負(fù)月牙型透鏡B-2之間的空氣間隔是1.517mm，負(fù)月牙型透鏡B-2與第一后膠合透鏡組之間的空氣間隔是:0.900mm，第一后膠合透鏡組與負(fù)月牙型透鏡B-5之間的空氣間隔是:0.900mm，負(fù)月牙型透鏡B-5與第二后膠合透鏡組之間的空氣間隔是:1.370mm。
[0017]進(jìn)一步的，上述鏡頭焦距:f' =3.0?10.5mm，相對(duì)孔徑D/F=l/1.4，視場(chǎng)角2ω:132°?35.5° (有效成像面Y彡Φ6.72_)，適用光譜范圍:480nm?850nm，分辨率:與300萬像素的高清晰度攝像機(jī)適配，光路總長(zhǎng)Σ L ^ 50_。
[0018]本發(fā)明高清電動(dòng)變焦、聚焦監(jiān)控鏡頭的控制方法，其特征在于:所述鏡頭包括前組齒輪(5)、后凸輪(7)和設(shè)在它們體內(nèi)的前組鏡筒(6)、后組鏡筒(9)，所述前組鏡筒(6)和后組鏡筒體(9)體內(nèi)設(shè)有用于支撐鏡片的前組鏡座(4)和后組鏡座(8)，所述前組鏡座(4)外表面上的凸鍵穿過前組鏡筒(6)上的滑槽，并嵌入位于前組齒輪(5)內(nèi)表面的螺旋軌道，后組鏡座(8)外表面上的凸鍵穿過后組鏡筒(9)上的滑槽，并嵌入位于后凸輪(7)內(nèi)表面的螺旋軌道；所述前組齒輪(5)和后凸輪(7)旁側(cè)分別設(shè)有第一步進(jìn)電機(jī)和第二步進(jìn)電機(jī)以驅(qū)動(dòng)前組鏡座(4)和后組鏡座(8)移動(dòng)；所述鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)中沿光線自左向右入射方向分別設(shè)置光焦度為負(fù)的前組A、光焦度為正的后組B及設(shè)于前組A和后組B之間的可變光欄C ;所述前組A依次由負(fù)月牙型透鏡A-1、雙凹透鏡A-2和雙凸透鏡A-3密接的前膠合組構(gòu)成；所述后組B由雙凸透鏡B-1、負(fù)月牙型透鏡B-2、負(fù)月牙型透鏡B-3和雙凸透鏡B-4密接的第一后膠合組構(gòu)成、負(fù)月牙型透鏡B-5、雙凸透鏡B-6和負(fù)月牙型透鏡B-7密接的第二后膠合組構(gòu)成；控制時(shí)，通過第一步進(jìn)電機(jī)和第二步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)來帶動(dòng)前組鏡座(4)和后組鏡座(8)的軸向移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)變焦和聚焦。
[0019]為了保證各鏡片之間的空氣間隔，其間設(shè)計(jì)了 EF隔圈。本發(fā)明中設(shè)計(jì)的減速箱總步數(shù)相比之前的更多，聚焦變焦的精度也更加的精確，包含兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)1、2分別帶動(dòng)前組齒輪3和后組齒輪5。
[0020]本發(fā)明還有MFZ2.0功能:通過兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)分別帶動(dòng)鏡頭進(jìn)行準(zhǔn)確的電動(dòng)變焦、聚焦，再通過后端485等通訊協(xié)議軟件以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程電動(dòng)精確控制，實(shí)現(xiàn)鏡頭電動(dòng)變焦功能。
[0021]升級(jí)功能:通過MFZ進(jìn)行改進(jìn)后，聚焦變焦的精度更高，步數(shù)更多；排線跟之前相比更加簡(jiǎn)潔、合理，有固定的孔位將線固定在一起后導(dǎo)出，PCB板無受力，不易扯斷；聚焦變焦在同側(cè)，朝上，體積更小，占用空間??；齒輪與凸輪結(jié)合在一起，組裝效率得到很大的提尚O
[0022]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):1.本鏡頭光學(xué)結(jié)構(gòu)中合理分配了前組A和后組B的光焦度，在后組B中，把三片式結(jié)構(gòu)的第三組鏡片改為雙膠合透鏡組，使鏡頭達(dá)到大相對(duì)孔徑、廣角、結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度短的性能指標(biāo)。
[0023]2.通過合理選配前、后兩組十片七組的光學(xué)玻璃材料，盡量選用高折射率、低色散的光學(xué)玻璃材料。通過計(jì)算機(jī)輔助光學(xué)設(shè)計(jì)和優(yōu)化，完善地校正了光學(xué)鏡頭的各種象差，使鏡頭的分辨率高，能適應(yīng)300萬像素高清晰度視頻攝像的要求。
[0024]3.在光學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)480nm?850nm的寬光譜范圍進(jìn)行象差校正和平衡，使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，在夜間極低照度或零照度的環(huán)境下通過紅外補(bǔ)光也能清晰成像，實(shí)現(xiàn)了 24小時(shí)連續(xù)監(jiān)控，且在日夜切換時(shí)不偏焦，無需現(xiàn)場(chǎng)調(diào)焦。
[0025]4.鏡頭使用增強(qiáng)塑料，具高強(qiáng)度及彈性系數(shù)、高沖擊強(qiáng)度、使用溫度范圍廣，電氣特性優(yōu)，容易被塑制成，且鏡頭批量生產(chǎn)的一致性好、良率高、后焦一致性好。
[0026]5.運(yùn)用兩馬達(dá)來精確的控制鏡頭進(jìn)行聚焦變焦，成像效果更好，有效的節(jié)省了物力人力。
[0027]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種高清電動(dòng)變焦、聚焦監(jiān)控鏡頭，其特征在于:包括前組齒輪(5)、后凸輪(7)和設(shè)在它們體內(nèi)的前組鏡筒(6)、后組鏡筒(9)，所述前組鏡筒(6)和后組鏡筒體(9)體內(nèi)設(shè)有用于支撐鏡片的前組鏡座(4)和后組鏡座(8)，所述前組鏡座(4)外表面上的凸鍵穿過前組鏡筒(6)上的滑槽，并嵌入位于前組齒輪(5)內(nèi)表面的螺旋軌道，后組鏡座(8)外表面上的凸鍵穿過后組鏡筒(9)上的滑槽，并嵌入位于后凸輪(7)內(nèi)表面的螺旋軌道；所述前組齒輪(5)和后凸輪(7)旁側(cè)分別設(shè)有第一步進(jìn)電機(jī)和第二步進(jìn)電機(jī)以驅(qū)動(dòng)前組鏡座(4)和后組鏡座(8)移動(dòng)；所述鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)中沿光線自左向右入射方向分別設(shè)置光焦度為負(fù)的前組A、光焦度為正的后組B及設(shè)于前組A和后組B之間的可變光欄C ;所述前組A依次由負(fù)月牙型透鏡A-1、雙凹透鏡A-2和雙凸透鏡A-3密接的前膠合組構(gòu)成；所述后組B由雙凸透鏡B-1、負(fù)月牙型透鏡B-2、負(fù)月牙型透鏡B-3和雙凸透鏡B-4密接的第一后膠合組構(gòu)成、負(fù)月牙型透鏡B-5、雙凸透鏡B-6和負(fù)月牙型透鏡B-7密接的第二后膠合組構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高清電動(dòng)變焦、聚焦監(jiān)控鏡頭，其特征在于:所述前組A與后組B之間的空氣間隔是:20.236_，所述前組中負(fù)月牙型透鏡A-1與膠合透鏡組之間的空氣間隔是:5.867mm，所述前組中膠合透鏡組與光欄C之間的空氣間隔是:3.867-1.030mm,所述后組B中光欄C和雙凸透鏡B-1之間的空氣間隔是:6.279-0.403mm，雙凸透鏡B-1與負(fù)月牙型透鏡B-2之間的空氣間隔是1.517mm，負(fù)月牙型透鏡B-2與第一后膠合透鏡組之間的空氣間隔是:0.900mm，第一后膠合透鏡組與負(fù)月牙型透鏡B-5之間的空氣間隔是:0.900mm，負(fù)月牙型透鏡B-5與第二后膠合透鏡組之間的空氣間隔是:1.370mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高清電動(dòng)變焦、聚焦監(jiān)控鏡頭，其特征在于:所述鏡頭焦距:f' =3.0?10.5_，相對(duì)孔徑D/F=l/1.4，視場(chǎng)角2ω:132°?35.5° (有效成像面nr彡Φ6.72mm)，適用光譜范圍:480nm?850nm，分辨率:與300萬像素的高清晰度攝像機(jī)適配，光路總長(zhǎng)Σ L 50mm。
4.一種高清電動(dòng)變焦、聚焦監(jiān)控鏡頭的控制方法，其特征在于:所述鏡頭包括前組齒輪(5)、后凸輪(7)和設(shè)在它們體內(nèi)的前組鏡筒(6)、后組鏡筒(9)，所述前組鏡筒(6)和后組鏡筒體(9 )體內(nèi)設(shè)有用于支撐鏡片的前組鏡座(4 )和后組鏡座(8 )，所述前組鏡座(4 )外表面上的凸鍵穿過前組鏡筒(6)上的滑槽，并嵌入位于前組齒輪(5)內(nèi)表面的螺旋軌道，后組鏡座(8)外表面上的凸鍵穿過后組鏡筒(9)上的滑槽，并嵌入位于后凸輪(7)內(nèi)表面的螺旋軌道；所述前組齒輪(5)和后凸輪(7)旁側(cè)分別設(shè)有第一步進(jìn)電機(jī)和第二步進(jìn)電機(jī)以驅(qū)動(dòng)前組鏡座(4)和后組鏡座(8)移動(dòng)；所述鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)中沿光線自左向右入射方向分別設(shè)置光焦度為負(fù)的前組A、光焦度為正的后組B及設(shè)于前組A和后組B之間的可變光欄C ;所述前組A依次由負(fù)月牙型透鏡A-1、雙凹透鏡A-2和雙凸透鏡A-3密接的前膠合組構(gòu)成；所述后組B由雙凸透鏡B-1、負(fù)月牙型透鏡B-2、負(fù)月牙型透鏡B-3和雙凸透鏡B-4密接的第一后膠合組構(gòu)成、負(fù)月牙型透鏡B-5、雙凸透鏡B-6和負(fù)月牙型透鏡B-7密接的第二后膠合組構(gòu)成；控制時(shí)，通過第一步進(jìn)電機(jī)和第二步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)來帶動(dòng)前組鏡座(4)和后組鏡座(8)的軸向移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)變焦和聚焦。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高清電動(dòng)變焦、聚焦監(jiān)控鏡頭的控制方法，其特征在于:所述第一步進(jìn)電機(jī)和第二步進(jìn)電機(jī)通過后端485通訊協(xié)議以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程電動(dòng)控制。
【文檔編號(hào)】G02B7/10GK104459934SQ201410782977
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月18日
【發(fā)明者】陳華萍, 肖維軍, 張世忠, 唐禮量 申請(qǐng)人:福建福光數(shù)碼科技有限公司