专利名称：高分辨率电动光栏摄像镜头的制作方法
技术领域：
高分辨率电动光栏摄像镜头技术领域[0001]本实用新型涉及一种高分辨率电动光栏摄像镜头，属于镜头领域。
背景技术：
[0002]如图2结构型式的摄像镜头在视频摄像领域已应用了 10多年了 ；它的性能指标低，尤其是在图像清晰度方面它只能与20 30万像素的标清CCD或CMOS摄像机适配，只能适应监控领域“看”之需要。这样的分辨率已经远远满足不了现在高清摄像机的要求。发明内容[0003]随着百万级像素高分辨率CCD、CM OS图像传感器的不断完善，光电视频监控网络化也越来越普遍；视频摄像系统的性能已由以往对外界景物纯粹的“观看”到现今的“识别和认知”;本实用新型旨在适应上述的发展趋势，为视频摄像系统提供一种光学指标高， 光学靶面大，分辨率高于三百万像素的高分辨率电动光栏摄像镜头，可以与16 9制式I / 2"高清晰度的摄像机配套使用。使摄像系统能够实现对景物在高光动态变化范围环境的高清晰度摄像的要求。[0004]本实用新型的特征在于一种高分辨率电动光栏摄像镜头，包括沿光线自左向右入射方向分别设置的光焦度为负的前组A、光焦度为正的后组B及位于前组A与后组B之间的可变光栏C，其特征在于所述前组A由负月牙透镜A-1、双凸透镜A-2与双凹透镜A-3密接的胶合组构成；所述后组B由双凹透镜B-I与双凸透镜B-2密接的胶合组、双凸透镜B-3 和正月牙透镜B-4组成；还包括用以安设前组A的前组镜筒及连接于前组镜筒后端且用以安设后组B的后组镜筒，所述后组镜筒前端内设有用以安设可变光栏的光栏动环，所述光栏动环经贯穿后组镜筒前部的导钉与套设于后组镜筒前端外周上的光栏调节齿环连接，所述前组镜筒的后端一侧周部上设有电机架，所述电机架上设有电机，所述电机的输出轴上连接有轴套，所述轴套上套设有用以与光栏调节齿环啮合连接的电机齿轮。[0005]所述前组A与后组B之间的空气间隔为21. 185mm ;所述前组与可变光栏C之间的空气间隔为10. 500mm ；所述后组B与可变光栏C间的空气间隔为10. 685mm ；所述前组A中负月牙透镜A-I和双凸透镜A-2与双凹透镜A-3密接的胶合组之间的空气间隔是 2. 350mm ;所述后组B的双凹透镜B-I与双凸透镜B-2密接的胶合组和双凸透镜B-3间的空气间隔为0. IOOmm ;双凸透镜B-3和正月牙透镜B-4之间的空气间隔为0. 096mm。[0006]本实用新型的优点本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，在后组B中，把三片式结构的第一片镜片改为双胶合透镜组，使镜头达到大相对孔径、 广角、结构长度短的性能指标；[0007]通过合理选配前、后两组七片五组的光学玻璃材料，尽量选用高折射率、低色散的光学玻璃材料。通过计算机辅助光学设计和优化，完善地校正了光学镜头的各种像差，使镜头的MTF值在150 lp/mm.使镜头的分辨率高，能适应300万像素高清晰度视频摄像的要求；[0008]此系统的畸变较小，在12%以下，因为短焦情况下畸变普遍会比较大，此系统相对于旧的结构畸变有了更好的控制，此系统的星点图也比较理想，都在3. 5个um以内，能量比较集中，达到了高分辨率的要求；[0009]在结构设计时，既保证镜头的同心度、精度和轴向位置的准确，又尽量使镜头的结构紧凑。又考虑到镜头的实用性，采用了后端微“调焦”结构，避免了镜头的极限使用；[0010]结构中设计了电动光栏，使光栏控制精度更高。实现了相对孔径从1:1. 4到360 (全关状态)的精确控制，满足各种光照强度的使用要求；同时电动光栏可进行远程监控，克服的位置局限的问题。
[0011]图I为本实用新型实施例光路结构示意图。[0012]图2为目前普通像素镜头的光路结构示意图。[0013]图3为本实用新型实施例的机械总图。
具体实施方式
[0014]参考图1，图2，图3，本实用新型涉及一 种高分辨率电动光栏摄像镜头，包括沿光线自左向右入射方向分别设置的光焦度为负的前组A、光焦度为正的后组B及位于前组A与后组B之间的可变光栏C，所述前组A由负月牙透镜A-1、双凸透镜A-2与双凹透镜A-3密接的胶合组构成；所述后组B由双凹透镜B-I与双凸透镜B-2密接的胶合组、双凸透镜B-3 和正月牙透镜B-4组成。[0015]上述前组A与后组B之间的空气间隔为21. 185mm;所述前组与可变光栏C之间的空气间隔为10. 500mm ；所述后组B与可变光栏C间的空气间隔为10. 685mm ；所述前组A中负月牙透镜A-I和双凸透镜A-2与双凹透镜A-3密接的胶合组之间的空气间隔是2.350mm ;所述后组B的双凹透镜B-I与双凸透镜B-2密接的胶合组和双凸透镜B-3间的空气间隔为0. IOOmm ;双凸透镜B-3和正月牙透镜B-4之间的空气间隔为0. 096mm。[0016]本实用新型的镜头还包括用以安设前组A的前组镜筒I及连接于前组镜筒I后端且用以安设后组B的后组镜筒2，所述后组镜筒2前端内设有用以安设可变光栏的光栏动环 3，所述光栏动环3经贯穿后组镜筒前部的导钉4与套设于后组镜筒2前端外周上的光栏调节齿环5连接，所述前组镜筒I的后端一侧周部上设有电机架6，所述电机架6上设有电机 7，所述电机7的输出轴上连接有轴套8，所述轴套8上套设有用以与光栏调节齿环5啮合连接的电机齿轮9。[0017]上述后组镜筒2的后端外周部上螺纹连接有调焦座10，所述调焦座10的前端外周部上经沉头顶丝11连接有调焦环12，所述调焦座10的后端外周部上螺纹连接有位于调焦座10与调焦环12之间的连接座13，所述后组镜筒2的后端上还设有用以使后组镜筒2的周向运动转为轴向运动的调焦导钉14。[0018]上述前组镜筒I的前端内壁上设有用以保证前组A装配稳定性的前压圈15。[0019]上述后组B的双凹透镜B-I与双凸透镜B-2密接的胶合组和双凸透镜B_3间设有 EF隔圈16，所述双凸透镜B-3和正月牙透镜B-4之间设有FG隔圈17，所述后组镜筒的后端内壁上设有用以保证后组B装配稳定性的后压圈18。[0020]本实用新型实现的技术指标如下[0021]I.焦距f' =8mm[0022]2.相对孔径 D/f’ =1/1. 4[0023]3.视场角 2 ω :58. 4°[0024]4.分辨率优于300万像素[0025]5.光路总长 Σ L ^ 60mm[0026]6.适用谱线范围400nm 700nm[0027]具体实施过程如下[0028]I、光路设计方案[0029]300万高分辨率定焦镜头，其光路构成如图I所示，沿光线自左向右入射方向分别设置光焦度为负的前组A、光焦度为正的后组B及可变光栏C。[0030]所述前组A由负月牙透镜A-1、双凸透镜A-2和双凹 透镜A_3密接的胶合组构成； 所述后组B由双凹透镜B-1、双凸透镜B-2密接的胶合组、双凸透镜B-3和正月牙透镜B-4 组成。[0031]所述前组A与后组B之间的空气间隔为21. 185mm ;所述前组与可变光栏C之间的空气间隔为10. 500mm ;所述后组与可变光栏C间的空气间隔为10. 685mm ;所述前组中负月牙透镜A-I与双凸透镜A-2和双凹透镜A-3密接的胶合组之间的空气间隔是2. 350mm ； 所述后组胶合镜组与双凸透镜B-3间的空气间隔为0. IOOmm ;双凸透镜B-3和正月牙透镜 B-4之间的空气间隔为0. 096mm。[0032]2、机械结构设计方案[0033]此款镜头的分辨率为300万像素，此类镜头边缘视场与中心市场的分辨率要尽量保持一致，这就要求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、平稳等。[0034]本实用新型机械结构设计如图3所示，主要包括设计前组镜筒和前压圈，前组镜筒5装有前组三片镜片(A-1片)、(A-2片)、(A-3)。由同一机床加工的前组镜筒可有效的保证前组光路的同心度。由于A、B片之间直接由镜片压保证其通光和空气距离，所以不需要设计隔圈。设计前压圈，保证前组镜片的装配稳定性，且拦截杂散光，消除其对镜头成像质量的影响。[0035]设计后组镜筒放置后组的四片镜片(B-1片)、(B-2片)、(B-3片)、(B_4片)。为了保证各镜片之间的空气间隔，其间设计了 EF隔圈和FG隔圈；设计后压圈来保证后组镜片装配稳定性，防止镜片松动或者掉出来。[0036]为实现电动光圈的功能，首先设计了光栏动环，将光栏片固定在其中，并用导钉连接光栏动环和光栏调节齿环，通过在主筒中开一定角度的槽来控制光栏开口的大小；且在光栏调节齿环上面做了与电机齿轮相配合的齿状结构，并用打滑垫片、弹簧以及螺母将齿轮固定在电机轴套上，用顶丝将轴套固定在电机上；电机固定在电机架上，电机架固定在前组镜筒上。通过电机带动齿轮转动，从而联动光栏调节齿环来改变光栏孔径大小，以满足不同光照条件下的使用环境。由于通过电机带动，还可将电机的电源线引出来，通过远距离控制电机转动的方向、角度来控制光栏的孔径大小，实现了光圈的远程监控效果。[0037]为了实现镜头近距离到c 可调，在设计中还加入了调焦机构，采用多头牙螺纹付与左旋细牙螺纹互配合传动，具有调焦快速、灵活、空回小的优点；[0038]调焦座分别用正反牙与后组镜筒和调焦环相连，导钉起到改变运动方向作用；旋转调焦环，调焦环与调焦座通过正反牙使连接座运动，而导钉使调焦座周向运动变为沿轴线的直线运动。从而实现镜头整体相对连接座前后移动。调焦挡钉保证调焦范围在± 1mm。 调好后用调焦锁紧钉把调焦环锁死，以保证摄像机联接端面不产生位移，从而避免离焦。在调焦机构的装配中，通过研磨，保证螺纹之间配合的精度，来提高调焦的精度，从而保证镜头在调焦过程中的同心度。[0039]由于这款镜头的分辨率很高，且边缘视场与中心市场的分辨率不允许有很大的区另IJ，所以在结构设计中主要是保证系统各组元的同心度及调焦等动作的精确、平稳和手感好。[0040]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。
权利要求1.一种高分辨率电动光栏摄像镜头，包括沿光线自左向右入射方向分别设置的光焦度为负的前组A、光焦度为正的后组B及位于前组A与后组B之间的可变光栏C，其特征在于所述前组A由负月牙透镜A-1、双凸透镜A-2与双凹透镜A-3密接的胶合组构成；所述后组B由双凹透镜B-I与双凸透镜B-2密接的胶合组、双凸透镜B-3和正月牙透镜B-4组成； 还包括用以安设前组A的前组镜筒及连接于前组镜筒后端且用以安设后组B的后组镜筒， 所述后组镜筒前端内设有用以安设可变光栏的光栏动环，所述光栏动环经贯穿后组镜筒前部的导钉与套设于后组镜筒前端外周上的光栏调节齿环连接，所述前组镜筒的后端一侧周部上设有电机架，所述电机架上设有电机，所述电机的输出轴上连接有轴套，所述轴套上套设有用以与光栏调节齿环啮合连接的电机齿轮。
2.根据权利要求I所述的高分辨率电动光栏摄像镜头，其特征在于所述前组A与后组B之间的空气间隔为21. 185mm;所述前组与可变光栏C之间的空气间隔为10. 500mm ； 所述后组B与可变光栏C间的空气间隔为10. 685mm ;所述前组A中负月牙透镜A-I和双凸透镜A-2与双凹透镜A-3密接的胶合组之间的空气间隔是2. 350mm ;所述后组B的双凹透镜B- I与双凸透镜B-2密接的胶合组和双凸透镜B-3间的空气间隔为0. IOOmm ;双凸透镜 B-3和正月牙透镜B-4之间的空气间隔为0. 096mm。
3.根据权利要求2所述的高分辨率电动光栏摄像镜头，其特征在于所述后组镜筒的后端外周部上螺纹连接有调焦座，所述调焦座的前端外周部上经沉头顶丝连接有调焦环， 所述调焦座的后端外周部上螺纹连接有位于调焦座与调焦环之间的连接座，所述后组镜筒的后端上还设有用以使后组镜筒的周向运动转为轴向运动的调焦导钉。
4.根据权利要求3所述的高分辨率电动光栏摄像镜头，其特征在于所述前组镜筒的前端内壁上设有用以保证前组A装配稳定性的前压圈。
5.根据权利要求4所述的高分辨率电动光栏摄像镜头，其特征在于所述后组B的双凹透镜B-I与双凸透镜B-2密接的胶合组和双凸透镜B-3间设有EF隔圈，所述双凸透镜 B-3和正月牙透镜B-4之间设有FG隔圈，所述后组镜筒的后端内壁上设有用以保证后组B 装配稳定性的后压圈。
专利摘要本实用新型涉及一种高分辨率电动光栏摄像镜头，包括沿光线自左向右入射方向分别设置的光焦度为负的前组A、光焦度为正的后组B及位于前组A与后组B之间的可变光栏C，其特征在于所述前组A由负月牙透镜A-1、双凸透镜A-2与双凹透镜A-3密接的胶合组构成；所述后组B由双凹透镜B-1与双凸透镜B-2密接的胶合组、双凸透镜B-3和正月牙透镜B-4组成。本实用新型具有高分辨率、大靶面、大相对孔径、电动光栏等特点；在光路设计时选用高折射率，低色散的光学玻璃材料，通过计算机光学辅助设计和优化，使成像分辨率高达300万像素，可以与高清晰度的CCD或CMOS摄像机适配，实现高清晰度视频摄像。
文档编号G02B13/00GK202794681SQ20122042577
公开日2013年3月13日 申请日期2012年8月27日 优先权日2012年8月27日
发明者屈立辉, 林平, 许端霞 申请人:福建福光数码科技有限公司