專利名稱：高分辨率全組移動工業用攝像鏡頭的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種高分辨率全組移動工業用攝像鏡頭。
背景技術：
科學技術的不斷完善、社會各界安全意識的不斷提高，推動著安防市場的迅猛發展。隨著先進的視頻壓縮編碼技術不斷成熟，基于IP的網絡傳輸的飛速發展，市場上已推出了一系列三百萬、五百萬甚至更高像素的高清攝像機。隨著百萬級像素高分辨率(XD、CMOS圖像傳感器的不斷完善，光電視頻監控網絡化也越來越普遍，視頻攝像系統的性能已由以往對外界景物純粹的“觀看”到現今的“識別和認知”，又由于網絡傳輸和數碼變焦的過程中存在視頻的清晰度(即分辨率)下降的缺點，而人們對圖像解析度的要求卻越來越高，要求有更高分辨率的鏡頭。如圖I結構型式的攝像鏡頭在視頻攝像領域已應用了 10多年了，它的性能指標低，尤其是在圖像清晰度方面它只能與2(Γ30萬像素的標清CCD或CMOS 攝像機適配，只能適應監控領域“看”的需要，這樣的分辨率已經遠遠滿足不了現在高清攝像機的要求。
發明內容
本發明針對上述現有技術存在的問題作出改進，即本發明要解決的技術問題是提供一種分辨率更高的高分辨率全組移動工業用攝像鏡頭，為視頻攝像系統提供一種光學指標高、光學靶面大、分辨率高于五百萬像素的高清鏡頭，可以與16:9制式2 / 3"高清晰度的攝像機配套使用，使視頻攝像系統能夠實現對景物在高光動態變化范圍環境的高清晰度攝像的要求，且幾乎沒有畸變。為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是一種高分辨率全組移動工業用攝像鏡頭，所述鏡頭的光學系統中沿光線自左向右入射方向依次設置有前組A、可變光欄C以及后組B，所述前組A依次設置有負月牙透鏡A-1、雙凸透鏡A-2以及由雙凸透鏡A-3和雙凹透鏡A-4密接的第一膠合組，所述后組B依次設置有由正月牙透鏡B-I和負月牙透鏡B-2密接的第二膠合組、負月牙透鏡B-3以及由雙凸透鏡B-4和平凹透鏡B-5密接的第三膠合組。在上述技術方案中，所述后組B在傳統三片式結構的原型上把第一片和第三片鏡片改為雙膠合透鏡組，以分擔后組B的光焦度，提高了鏡頭的相對孔徑；利用膠合組正負鏡片的折射率和色散的差異，校正鏡頭的像差，使鏡頭分辨率高達500萬、畸變小于1%。與現有技術相比，本發明具有以下優點。(I)通過計算機輔助光學設計和優化，完善地校正了光學鏡頭的各種像差，且合理選配前、后兩組九片鏡片的光學玻璃材料，選用高折射率、低色散的光學玻璃材料(如H-FK61光學材料)，使鏡頭的MTF值在1501p/mm，使鏡頭的分辨率高達500萬像素，能適應現有的工業用高清晰度視頻攝像的要求。(2)在該反遠距型的光學結構中合理分配了前組和后組的光焦度，在后組中把三片式結構的第一片和第三片鏡片改為雙膠合透鏡組，使鏡頭達到相對孔徑大、結構長度短的性能指標。(3)該光學系統通過設計優化，近攝距可達O. 3m，相對于普通的長焦鏡頭可以在更近的物距上實現清晰成像，這也是工業鏡頭的一大優點，且畸變在1%以下，滿足工業用鏡頭畸變小的要求。(4)在結構設計上保證了鏡頭的精度、同心度和軸向移動位置的精確，又盡量使鏡頭的結構緊湊、美觀；同時考慮了鏡頭參數的直觀性，可對相對孔徑和調焦位置做明確的標示。設計了不同的隔圈和壓圈來保證鏡片間的空氣間隔及固定鏡片，從而完美實現鏡頭像質、畸變等各方面性能；同時考慮到鏡頭的實用性，采用了前端微“調焦”結構，避免了鏡頭的極限使用。 下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。
圖I為現有普通鏡頭的光路圖。圖2為本發明實施例的光路圖。圖3為本發明實施例的結構圖。圖中:k_ iu組，B-后組,C-可變光欄,A-I、B-2、B-3-負月牙透鏡,A-2、A-3、B-4_雙凸透鏡，A-4-雙凹透鏡，B-I-正月牙透鏡，B-5-平凹透鏡，I-前組鏡筒，2-前壓圈，3-第一隔圈，4-調焦環，5-錐端頂絲，6-第二隔圈，7-調距座，8-過渡件，9-光欄卡環，10-光欄調節環，11-光欄撥釘，12-連接座頂絲，13-連接座，14-轉向限位片，15-沉頭釘，16-第四隔圈，17-后壓圈，18-平凹透鏡B-5，19-雙凸透鏡B-4，20-負月牙透鏡B-3，21-負月牙透鏡B-2，22-正月牙透鏡B-I，23-第三隔圈，24-后組鏡筒，25-光欄鉚釘，26-雙凹透鏡A-4，27-光欄動環，28-光欄鎖緊釘，29-雙凸透鏡A-3，30-過渡件鎖緊釘，31-雙凸透鏡A-2，32-負月牙透鏡A-I。
具體實施例方式如圖2所示，本發明的光路設計如下一種高分辨率全組移動工業用攝像鏡頭，所述鏡頭的光學系統中沿光線自左向右入射方向依次設置有前組A、可變光欄C以及后組B，所述前組A依次設置有負月牙透鏡A-1、雙凸透鏡A-2以及由雙凸透鏡A-3和雙凹透鏡A-4密接的第一膠合組，所述后組B依次設置有由正月牙透鏡B-I和負月牙透鏡B-2密接的第二膠合組、負月牙透鏡B-3以及由雙凸透鏡B-4和平凹透鏡B-5密接的第三膠合組。在本實施例中，所述前組A與后組B之間的空氣間隔為8. 231_，所述前組A與可變光欄C之間的空氣間隔為I. 308mm，所述可變光欄C與后組B之間的空氣間隔為6. 923mm ；所述前組A中的負月牙透鏡A-I與雙凸透鏡A-2之間的空氣間隔為9. 148_，所述雙凸透鏡A-2與第一膠合組之間的空氣間隔為3. 130mm ;所述后組B中的第二膠合組與負月牙透鏡B-3之間的空氣間隔為O. 100mm，所述負月牙型透鏡B-3和第三膠合組之間的空氣間隔為
O.IOOmm0在本實施例中，該高分辨率全組移動工業用攝像鏡頭實現了以下技術指標(I)焦距f' =25mm;(2)相對孔徑D/Γ =1/1. 8 ; (3)視場角2 ω =27. 88° ;(4)分辨率優于500萬像素；(5)光路總長Σ彡56. 5mm ； (6)適用譜線范圍400nnT700nm。由于500萬像素高分辨率鏡頭是對空氣間隔及結構配合各方面非常敏感的，故其對產品的機械結構設計也有相當高的要求。本發明的機械結構設計除了確切地保證各配合零部件的同軸度和自身零部件的尺寸，還對各配合組件之間的配合公差也做了嚴格的控制。如圖3所示，本發明的機械結構設計如下所述前組A安裝在前組鏡筒I內，由同一機床加工的前組鏡筒11可有效保證同心度，從而與前組A的鏡片配合保證前組光路的同軸度；所述前組鏡筒I前端內安裝有壓住負月牙透鏡A-I的前壓圈2，保證前組鏡片的裝配穩定性，且攔截雜散光，消除其對鏡頭成像質量的影響；所述負月牙透鏡A-I與雙凸透鏡A-2之間設有第一隔圈3，所述雙凸透鏡A-2與雙凸透鏡A-3之間設有第二隔圈6，保證各鏡片之間的通光和空氣距離。所述后組B安裝在后組鏡筒24內，所述后組鏡筒24后端內安裝有壓住平凹透鏡B-5的后壓圈17，保證后組鏡片的裝配穩定性，防止鏡片松動或者掉出來；所述負月牙透鏡B-2與負月牙透鏡B-3之間設有第三隔圈23，所述負月牙透鏡B-3與雙凸透鏡B-4之間設有第四隔圈16，保證各鏡片之間的空氣間隔。所述前組鏡筒I與后組鏡筒·24通過螺紋連接成一起聯動的結構。為實現光圈調節的功能，所述后組鏡筒24設有用于可變光欄C的調節光圈調節機構，所述可變光欄C為中間固定有6片光欄片的光欄動環27,所述光欄片經光欄鉚釘25連接至后組鏡筒24上，所述光圈調節機構包括將光欄動環27固定在后組鏡筒24上的光欄卡環9、光欄調節環10以及連接光欄動環27和光欄調節環10的光欄撥釘11，所述后組鏡筒24內開設有一定角度的槽以控制光欄開口的大小，以滿足不同光照條件下的使用環境。為了實現鏡頭近距離到c 可調，所述后組鏡筒24設有微調焦機構，其采用多頭牙螺紋與左旋細牙螺紋相互配合傳動，具有調焦快速、靈活、空回小的優點，具體結構如下所述微調焦機構包括調距座7和調焦環4，所述調焦環4經3個錐端頂絲5與調距座7配合連接，所述調距座7外側連接有過渡件8，所述調距座7分別經正反牙螺紋與后組鏡筒24和過渡件8相連接，所述過渡件8經過渡件鎖緊釘30固定在調距座7上，所述光欄調節環10經光欄鎖緊釘28固定在過渡件8上。在外力轉動調焦環4時帶動調距座7朝一個方向轉動，此時與其正反牙連接的過渡件8和后組鏡筒24分別朝相反的方向運動。為了防止整個光路發生沿著光軸的旋轉運動，所述過渡件8和后組鏡筒24之間設有轉向限位片14以改變后組鏡筒24運動的方向，所述轉向限位片14經沉頭釘15固定于后組鏡筒24上。又因后組鏡筒24與前組鏡筒I通過螺紋連接成一起聯動的結構，故在調節調焦環4時帶動了整組結構做遠離或者靠近焦平面的運動，從而實現了調焦的功能。調焦范圍主要是依賴調焦環4和過渡件8之間的插銷和插槽限制來保證調焦范圍。在微調焦機構中，為了保證調焦的精度及鏡頭在調焦過程中的同心度，設計時要求調距座7與過渡件8和后組鏡筒24之間的螺紋配合要通過研磨操作。考慮到工業鏡頭的實用性，為了更直觀地標示出近攝距到無窮遠的變化過程，通過精確的技術在過渡件8上面標示出了不同位置所對應的焦距，同時也標注出來不同光圈位置對應的相對孔徑值，在調焦環4和光欄調節環10上面都做了相應的定位點，以便于查看。為了便于鏡頭與攝像機對接，所述過渡件8連接有連接座13，所述連接座13經3個連接座頂絲12固定在過渡件8上，從而也限定了過渡件8的運動，這樣在調焦過程中實現了只有整組光路在變化來達到像質的清晰。以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利范圍所做的均等變化與 修飾，皆應屬本發明的涵蓋范圍。
權利要求
1.一種高分辨率全組移動工業用攝像鏡頭，其特征在于所述鏡頭的光學系統中沿光線自左向右入射方向依次設置有前組A、可變光欄C以及后組B，所述前組A依次設置有負月牙透鏡A-1、雙凸透鏡A-2以及由雙凸透鏡A-3和雙凹透鏡A-4密接的第一膠合組，所述后組B依次設置有由正月牙透鏡B-I和負月牙透鏡B-2密接的第二膠合組、負月牙透鏡B-3以及由雙凸透鏡B-4和平凹透鏡B-5密接的第三膠合組。
2.根據權利要求1所述的高分辨率全組移動工業用攝像鏡頭，其特征在于所述前組A與后組B之間的空氣間隔為8. 231mm，所述前組A與可變光欄C之間的空氣間隔為I. 308mm,所述可變光欄C與后組B之間的空氣間隔為6. 923mm。
3.根據權利要求I或2所述的高分辨率全組移動工業用攝像鏡頭，其特征在于所述前組A中的負月牙透鏡A-I與雙凸透鏡A-2之間的空氣間隔為9. 148mm，所述雙凸透鏡A-2與第一膠合組之間的空氣間隔為3.130mm。
4.根據權利要求I或2所述的高分辨率全組移動工業用攝像鏡頭，其特征在于所述后組B中的第二膠合組與負月牙透鏡B-3之間的空氣間隔為O. 100mm，所述負月牙型透鏡B-3和第三膠合組之間的空氣間隔為O. 100mm。
5.根據權利要求I所述的高分辨率全組移動工業用攝像鏡頭，其特征在于所述前組A安裝在前組鏡筒內，所述前組鏡筒前端內安裝有壓住負月牙透鏡A-I的前壓圈，所述負月牙透鏡A-I與雙凸透鏡A-2之間設有第一隔圈，所述雙凸透鏡A-2與雙凸透鏡A-3之間設有第二隔圈；所述后組B安裝在后組鏡筒內，所述后組鏡筒后端內安裝有壓住平凹透鏡B-5的后壓圈，所述負月牙透鏡B-2與負月牙透鏡B-3之間設有第三隔圈，所述負月牙透鏡B-3與雙凸透鏡B-4之間設有第四隔圈；所述前組鏡筒與后組鏡筒相螺接。
6.根據權利要求5所述的高分辨率全組移動工業用攝像鏡頭，其特征在于所述后組鏡筒設有用于可變光欄C的調節光圈調節機構，所述可變光欄C為中間固定有若干片光欄片的光欄動環，所述光欄片經光欄鉚釘連接至后組鏡筒上，所述光圈調節機構包括將光欄動環固定在后組鏡筒上的光欄卡環、光欄調節環以及連接光欄動環和光欄調節環的光欄撥釘，所述后組鏡筒內開設有控制光欄開口大小的槽。
7.根據權利要求6所述的高分辨率全組移動工業用攝像鏡頭，其特征在于所述后組鏡筒設有微調焦機構，所述微調焦機構包括調距座和調焦環，所述調焦環經若干個錐端頂絲與調距座配合連接，所述調距座外側連接有過渡件，所述調距座分別經正反牙螺紋與后組鏡筒和過渡件相連接，所述過渡件經過渡件鎖緊釘固定在調距座上，所述光欄調節環經光欄鎖緊釘固定在過渡件上。
8.根據權利要求7所述的高分辨率全組移動工業用攝像鏡頭，其特征在于所述過渡件和后組鏡筒之間設有轉向限位片，所述轉向限位片經沉頭釘固定于后組鏡筒上。
9.根據權利要求7所述的高分辨率全組移動工業用攝像鏡頭，其特征在于所述過渡件連接有連接座，所述連接座經若干個連接座頂絲固定在過渡件上。
全文摘要
本發明涉及一種高分辨率全組移動工業用攝像鏡頭，所述鏡頭的光學系統中沿光線自左向右入射方向依次設置有前組A、可變光欄C以及后組B，所述前組A依次設置有負月牙透鏡A-1、雙凸透鏡A-2以及由雙凸透鏡A-3和雙凹透鏡A-4密接的第一膠合組，所述后組B依次設置有由正月牙透鏡B-1和負月牙透鏡B-2密接的第二膠合組、負月牙透鏡B-3以及由雙凸透鏡B-4和平凹透鏡B-5密接的第三膠合組。本發明具有分辨率高、靶面大、畸變低、近攝距小等特點，可以與高清晰度的CCD或CMOS攝像機適配，實現高清晰度視頻攝像，同時可實現0.3m近攝距的清晰成像，且畸變低于1%。
文檔編號G02B7/04GK102890333SQ20121042309
公開日2013年1月23日 申請日期2012年10月30日 優先權日2012年10月30日
發明者許端霞, 屈立輝, 劉任重, 吳躍平, 林平 申請人:福建福光數碼科技有限公司