專利名稱：高分辨率、強(qiáng)透霧功能變焦距攝像鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高分辨率、強(qiáng)透霧功能變焦距攝像鏡頭，屬于光電監(jiān)控領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
機(jī)械補(bǔ)償式可變焦距鏡頭在視頻攝像領(lǐng)域的應(yīng)用已有數(shù)十年的歷史了，傳統(tǒng)的光 路結(jié)構(gòu)形式由前固定透鏡組、變倍透鏡組、補(bǔ)償透鏡組和后固定透鏡組四個(gè)組元構(gòu)成；但是 它們普遍存在著分辨率不高、不能與高清晰度的攝像機(jī)適配，系統(tǒng)探測(cè)距離受制于雨、雪、 薄霧等天候條件等缺點(diǎn)。因此，針對(duì)上述問(wèn)題是本發(fā)明的研究目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高分辨率、強(qiáng)透霧功能變焦距攝像鏡頭、該鏡頭克服 了使用數(shù)十年的變焦距鏡頭分辨率無(wú)法與高清攝像機(jī)適配，并且在雨、雪、薄霧等陰霾天透 過(guò)能力下降，圖像對(duì)比度、清晰度下降，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的探測(cè)能力等缺陷。本發(fā)明的特征在于一種高分辨率、強(qiáng)透霧功能變焦距攝像鏡頭，其特征在于沿 光線入射方向布設(shè)的鏡片組元有光焦度為正的前固定透鏡組A，光焦度為負(fù)的變倍透鏡組 B，光焦度為負(fù)的補(bǔ)償透鏡組C，可變光欄D，光焦度為正的后固定透鏡組E和濾色鏡片F(xiàn)，所 述前固定透鏡組A依次設(shè)有由負(fù)月牙透鏡A-I和雙凸透鏡A-2密接的膠合組，正月牙透鏡 A-3和正月牙透鏡A-4 ；所述變倍透鏡組B依次設(shè)有負(fù)月牙透鏡B-I和由雙凹透鏡B-2和正 月牙透鏡B-3密接的膠合組；所述補(bǔ)償透鏡組C設(shè)有由雙凹透鏡C-I和正月牙透鏡C-2密 接的膠合組；所述后固定透鏡組E依次設(shè)有雙凸透鏡E-1，雙凸透鏡E-2，由雙凸透鏡E-3和 雙凹透鏡E-4密接的膠合組，正月牙透鏡E-5，負(fù)月牙透鏡E-6和平凸透鏡E-7。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明提高了光線高度最高的前固定透鏡組的光焦度承擔(dān)能力， 有效地降低了光學(xué)鏡頭二級(jí)光譜等像差，使鏡頭的分辨率顯著提高，達(dá)到百萬(wàn)像素，可與高 清晰度的攝像機(jī)適配；還提高了攝像系統(tǒng)在雨、雪天、薄霧等陰霾的天候條件下對(duì)遠(yuǎn)距離目 標(biāo)的探測(cè)能力。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例光路結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例濾色鏡片轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2的A-A向剖視圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例濾色鏡片轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)控制原理框圖。
具體實(shí)施例方式參考圖1，圖2，圖3和圖4，一種高分辨率、強(qiáng)透霧功能變焦距攝像鏡頭，沿光線入 射方向布設(shè)的鏡片組元有光焦度為正的前固定透鏡組A，光焦度為負(fù)的變倍透鏡組B，光焦 度為負(fù)的補(bǔ)償透鏡組C，可變光欄D，光焦度為正的后固定透鏡組E和濾色鏡片F(xiàn)，所述前固定透鏡組A依次設(shè)有由負(fù)月牙透鏡A-I和雙凸透鏡A-2密接的膠合組，正月牙透鏡A-3和 正月牙透鏡A-4 ；所述變倍透鏡組B依次設(shè)有負(fù)月牙透鏡B-I和由雙凹透鏡B-2和正月牙 透鏡B-3密接的膠合組；所述補(bǔ)償透鏡組C設(shè)有由雙凹透鏡C-I和正月牙透鏡C-2密接的 膠合組；所述后固定透鏡組E依次設(shè)有雙凸透鏡E-1，雙凸透鏡E-2，由雙凸透鏡E-3和雙凹 透鏡E-4密接的膠合組，正月牙透鏡E-5，負(fù)月牙透鏡E-6和平凸透鏡E-7。沿光線入射方向，所述前固定透鏡組A和變倍透鏡組B之間的空氣間隔 5. 81-25. 81mm，變倍透鏡組B與補(bǔ)償透鏡組C之間的空氣間隔是63. 83-17. 77mm，補(bǔ)償透鏡 組C與后固定透鏡組E之間的空氣間隔是30. 39-6. 45mm。沿光線入射方向，所述前固定透鏡組A中，由負(fù)月牙透鏡A-I和雙凸透鏡A-2密接 的膠合組與正月牙透鏡A-3之間的空氣間隔是0. 16mm，正月牙透鏡A-3與正月牙透鏡A-4 之間的空氣間隔是0. 16mm ；所述變倍透鏡組B中，負(fù)月牙透鏡B-I與由雙凹透鏡B-2和正 月牙透鏡B-3密接的膠合組之間的空氣間隔是10. 16mm ；所述后固定透鏡組E中，雙凸透鏡 E-I與雙凸透鏡E-2之間凸面緊密接觸，雙凸透鏡E-2與由雙凸透鏡E-3和雙凹透鏡E-4密 接的膠合組之間的空氣間隔是6. 18mm,由雙凸透鏡E-3和雙凹透鏡E-4密接的膠合組與正 月牙透鏡E -5之間的空氣間隔是0. 15mm，正月牙透鏡E-5與負(fù)月牙透鏡E-6之間的空氣間 隔是28. 98mm,負(fù)月牙透鏡E-6與平凸透鏡E-7之間的空氣間隔是24. 81mm。上述正月牙透鏡A-4由Π(61超低色散材料制成。上述濾色鏡片包括近紅外6、黃色8和可見(jiàn)光2三種，這三種濾色鏡片沿圓周均布 并安裝于鏡座10后端的轉(zhuǎn)盤3上，所述轉(zhuǎn)盤3徑向外周旁側(cè)設(shè)有對(duì)應(yīng)三種濾色鏡片6、8、2 的霍爾元件5、9、7，所述轉(zhuǎn)盤3上還設(shè)置有觸發(fā)霍爾元件的磁鋼4，所述轉(zhuǎn)盤3徑向外周部 上設(shè)有傳動(dòng)齒3-1，所述傳動(dòng)齒3-1經(jīng)布設(shè)在鏡座10下方的電機(jī)11帶動(dòng)的主動(dòng)齒輪1驅(qū)動(dòng)。上述近紅外濾色鏡片使用的波長(zhǎng)是750 950nm ，所述黃色濾色鏡片使用CB6黃 色濾色鏡片。由上述鏡片組構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)達(dá)到了如下的光學(xué)指標(biāo) 焦距f' min=20mm ；f' max=500mm (變倍比 25 倍)；
相對(duì)孔徑 D/T =1/2. 8-1/7.5 ； 視場(chǎng)角 2w=22. 6° -0.45° ； 光學(xué)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度SL彡261mm; 變倍行程彡70mm ；
鏡頭分辨率與超百萬(wàn)像素CCD攝像機(jī)或cmos攝像機(jī)適配； 透霧濾光片的透過(guò)光譜750 950nm。在光學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，在前固定鏡片組中增加一個(gè)組元(正月牙透鏡A-4)，且選用ED(超 低色散)光學(xué)材料，這樣提高了光線高度最高的前固定組的光焦度承擔(dān)能力，有效地降低了 光學(xué)鏡頭二級(jí)光譜等像差，使鏡頭的分辨率顯著提高，達(dá)到百萬(wàn)像素，可與高清晰度的攝像 機(jī)適配。考慮到雨、雪、薄霧等陰霾天候條件下，在空氣中含有微小水粒，根據(jù)米氏散射理 論當(dāng)散射粒子半徑C與入射光線波長(zhǎng)λ的比值c/λ較小時(shí)，在像面上圖像的光能下降 較小。據(jù)此在光學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，加大了近紅外譜線(波長(zhǎng)λ SOOnm以上譜線)的權(quán)重，使鏡頭在近紅外波段有較高的分辨率。并進(jìn)行膜系優(yōu)化設(shè)計(jì)，使光學(xué)鏡頭在450nm-950nm波段范圍 有高于80%的透過(guò)率，同時(shí)在光路中放置了高精度的濾色鏡片轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，通過(guò)微電機(jī)驅(qū)動(dòng) 控制濾色鏡片轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，通過(guò)濾色鏡片的高通濾波，過(guò)濾掉450 700nm的可見(jiàn)光光譜，使 750 950nm以上的光線增透達(dá)到過(guò)濾掉不能通過(guò)薄霧的可見(jiàn)光光譜，提高近紅外光譜的 比例，從而增加遠(yuǎn)距離目標(biāo)的探測(cè)能力。上述濾色鏡片實(shí)施結(jié)構(gòu)如圖2、圖3所示，電機(jī)組件電機(jī)帶動(dòng)電機(jī)主動(dòng)齒輪運(yùn)動(dòng)， 電機(jī)主動(dòng)齒輪通過(guò)傳動(dòng)齒驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)濾色鏡片的轉(zhuǎn)盤運(yùn)動(dòng)。由于轉(zhuǎn)盤運(yùn)動(dòng)使設(shè)于轉(zhuǎn)盤上的磁 鋼也同時(shí)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)磁鋼分別靠近霍爾元件時(shí)，霍爾元件在磁場(chǎng)作用下，由高阻狀態(tài)變成低阻 狀態(tài)，霍爾元件的輸出端由高電平變成低電平，把此信號(hào)傳給鏡頭控制板上的微型計(jì)算機(jī)， 計(jì)算機(jī)得到霍爾元件的信號(hào)后，命令電機(jī)停止；則轉(zhuǎn)盤停止運(yùn)動(dòng)，設(shè)計(jì)好濾色鏡片、霍爾元 件、磁鋼的相對(duì)位置，能使濾色鏡片準(zhǔn)確停在光軸位置上，本發(fā)明設(shè)置的三種濾色鏡片分別 是可見(jiàn)光、750 950nm近紅外、CB6黃色濾色鏡片，分別由三個(gè)霍爾元件輸出信號(hào)給計(jì)算 機(jī)，計(jì)算機(jī)根據(jù)主機(jī)指令及霍爾元件信號(hào)就可以把我們所需要的濾色鏡片位置準(zhǔn)確的停在 光路中間。其控制原理框圖如圖4所示。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
一種高分辨率、強(qiáng)透霧功能變焦距攝像鏡頭，其特征在于沿光線入射方向布設(shè)的鏡片組元有光焦度為正的前固定透鏡組A，光焦度為負(fù)的變倍透鏡組B，光焦度為負(fù)的補(bǔ)償透鏡組C，可變光欄D，光焦度為正的后固定透鏡組E和濾色鏡片F(xiàn)，所述前固定透鏡組A依次設(shè)有由負(fù)月牙透鏡A 1和雙凸透鏡A 2密接的膠合組，正月牙透鏡A 3和正月牙透鏡A 4；所述變倍透鏡組B依次設(shè)有負(fù)月牙透鏡B 1和由雙凹透鏡B 2和正月牙透鏡B 3密接的膠合組；所述補(bǔ)償透鏡組C設(shè)有由雙凹透鏡C 1和正月牙透鏡C 2密接的膠合組；所述后固定透鏡組E依次設(shè)有雙凸透鏡E 1，雙凸透鏡E 2，由雙凸透鏡E 3和雙凹透鏡E 4密接的膠合組，正月牙透鏡E 5，負(fù)月牙透鏡E 6和平凸透鏡E 7。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分辨率、強(qiáng)透霧功能變焦距攝像鏡頭，其特征在于沿光線 入射方向，所述前固定透鏡組A和變倍透鏡組B之間的空氣間隔5. 81-25. 81mm，變倍透鏡組 B與補(bǔ)償透鏡組C之間的空氣間隔是63. 83-17. 77mm,補(bǔ)償透鏡組C與后固定透鏡組E之間 的空氣間隔是30. 39-6. 45mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高分辨率、強(qiáng)透霧功能變焦距攝像鏡頭，其特征在于沿 光線入射方向，所述前固定透鏡組A中，由負(fù)月牙透鏡A-I和雙凸透鏡A-2密接的膠合組與 正月牙透鏡A-3之間的空氣間隔是0. 16mm,正月牙透鏡A-3與正月牙透鏡A-4之間的空氣 間隔是0. 16mm ；所述變倍透鏡組B中，負(fù)月牙透鏡B-I與由雙凹透鏡B-2和正月牙透鏡B-3 密接的膠合組之間的空氣間隔是10. 16mm ；所述后固定透鏡組E中，雙凸透鏡E-I與雙凸透 鏡E-2之間凸面緊密接觸，雙凸透鏡E-2與由雙凸透鏡E-3和雙凹透鏡E-4密接的膠合組之 間的空氣間隔是6. 18mm，由雙凸透鏡E-3和雙凹透鏡E-4密接的膠合組與正月牙透鏡E -5 之間的空氣間隔是0. 15mm,正月牙透鏡E-5與負(fù)月牙透鏡E-6之間的空氣間隔是28. 98mm, 負(fù)月牙透鏡E-6與平凸透鏡E-7之間的空氣間隔是24. 81mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的高分辨率、強(qiáng)透霧功能變焦距攝像鏡頭，其特征在于所 述正月牙透鏡A-4由Π(61超低色散材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分辨率、強(qiáng)透霧功能變焦距攝像鏡頭，其特征在于所述濾 色鏡片包括近紅外、黃色和可見(jiàn)光三種，并且三種濾色鏡片沿圓周均布并安裝于鏡座后端 的轉(zhuǎn)盤上，所述轉(zhuǎn)盤徑向外周旁側(cè)設(shè)有對(duì)應(yīng)三種濾色鏡片的霍爾元件，所述轉(zhuǎn)盤上還設(shè)置 有觸發(fā)霍爾元件的磁鋼，所述轉(zhuǎn)盤徑向外周部上設(shè)有傳動(dòng)齒，所述傳動(dòng)齒經(jīng)布設(shè)在鏡座下 方的電機(jī)帶動(dòng)的主動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高分辨率、強(qiáng)透霧功能變焦距攝像鏡頭，其特征在于所述近 紅外濾色鏡片使用的波長(zhǎng)是750 950nm，所述黃色濾色鏡片使用CB6黃色濾色鏡片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高分辨率、強(qiáng)透霧功能變焦距攝像鏡頭，其特征在于沿光線入射方向布設(shè)的鏡片組元有光焦度為正的前固定透鏡組A，光焦度為負(fù)的變倍透鏡組B，光焦度為負(fù)的補(bǔ)償透鏡組C，可變光欄D，光焦度為正的后固定透鏡組E和濾色鏡片F(xiàn)。本發(fā)明有效提高了鏡頭的分辨率與清晰度，還提高了鏡頭在雨、雪天、薄霧等陰霾的天候條件下對(duì)遠(yuǎn)距離目標(biāo)的探測(cè)能力。
文檔編號(hào)G02B15/167GK101930114SQ20101026219
公開(kāi)日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2010年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月25日
發(fā)明者周寶藏, 屈立輝, 張清蘇, 汪建平 申請(qǐng)人:福建福光數(shù)碼科技有限公司