本發(fā)明涉及一種高對比度高分辨率日夜兩用電動變焦鏡頭及其調(diào)焦方法。

背景技術(shù)：

隨著攝像系統(tǒng)對鏡頭高畫質(zhì)、低照度等性能需求的日益增長，市場競爭逐漸加劇。采用新技術(shù)提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能對安防市場的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。傳統(tǒng)的鏡頭結(jié)構(gòu)尺寸偏大、攜帶不方便、圖像模糊不清，對比度下降，鏡頭的成像性能差，傳統(tǒng)的鏡頭為定焦鏡頭和手動變焦鏡頭，可視監(jiān)控的范圍小，難以適應(yīng)各種氣候環(huán)境和市場需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對以上不足之處，提供了一種結(jié)構(gòu)緊湊、體積小的高對比度高分辨率日夜兩用電動變焦鏡頭及其調(diào)焦方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種高對比度高分辨率日夜兩用電動變焦鏡頭，所述鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)中沿光線從左向右入射方向依次設(shè)有光焦度為負的鏡片組前組A和光焦度為正的鏡片組后組B，所述前組A和后組B之間設(shè)置有光闌C，所述前組A包括從左向右依次設(shè)置的負月牙型透鏡A-1、雙凹透鏡A-2、雙凸透鏡A-3；所述后組B包括從左向右依次設(shè)置的雙凸透鏡B-1、雙凸透鏡B-2和雙凹透鏡B-3密接的膠合組、正月牙型透鏡B-4、雙凸透鏡B-5。

進一步的，所述前組A和后組B之間的空氣間隔為8.84mm，所述前組A中負月牙型透鏡A-1和雙凹透鏡A-2之間的空氣間隔為3.74mm，所述前組A中雙凹透鏡A-2和雙凸透鏡A-3之間的空氣間隔為0.1mm，所述后組B中雙凸透鏡B-1與雙凸透鏡B-2和雙凹透鏡B-3密接的膠合組之間的空氣間隔為0.15mm，所述后組B中雙凸透鏡B-2和雙凹透鏡B-3密接的膠合組與正月牙型透鏡B-4之間的空氣間隔為0.48mm，所述后組B中正月牙型透鏡B-4與雙凸透鏡B-5之間的空氣間隔為0.1mm。

進一步的，所述鏡頭的機械結(jié)構(gòu)包括主鏡筒，所述主鏡筒的內(nèi)腔前端經(jīng)前組鏡座安裝有鏡片組前組A，所述主鏡筒的內(nèi)腔后端經(jīng)后組鏡座安裝有鏡片組后組B。

進一步的，所述前組鏡座從左向右依次固連有負月牙型透鏡A-1、雙凹透鏡A-2、雙凸透鏡A-3，所述雙凹透鏡A-2與雙凸透鏡A-3之間設(shè)置有BC隔圈。

進一步的，所述后組鏡座從左向右依次固連有雙凸透鏡B-1、雙凸透鏡B-2和雙凹透鏡B-3密接的膠合組、正月牙型透鏡B-4、雙凸透鏡B-5，所述雙凸透鏡B-1與雙凸透鏡B-2之間設(shè)置有DE隔圈，所述正月牙型透鏡B-4與雙凸透鏡B-5之間設(shè)置有GH隔圈。

進一步的，所述主鏡筒的前端外周側(cè)設(shè)置有用于實現(xiàn)變焦的前凸輪，所述主鏡筒的后端外周側(cè)設(shè)置有用于實現(xiàn)變焦的后凸輪，所述前凸輪與后凸輪之間設(shè)有用于限制前后組移動行程的限位塊，所述限位塊螺接在主鏡筒上，所述限位塊的兩側(cè)往外延伸有前凸部、后凸部，所述后凸輪的外圓周上設(shè)有用于與后凸部相頂接限位的后凸輪限位塊，所述前凸輪的外圓周上設(shè)有用于與前凸部相頂接限位的前凸輪限位塊。

進一步的，所述光闌C位于雙凸透鏡B-1的前鏡面上，并經(jīng)后組鏡座前端的定位卡部與雙凸透鏡B-1卡接在一起。

一種高對比度高分辨率日夜兩用電動變焦鏡頭的調(diào)焦方法，包括以下步驟：

（1）旋轉(zhuǎn)前凸輪，主鏡筒內(nèi)腔內(nèi)的前組鏡座在指定的范圍內(nèi)帶動前組A沿軸線直線運動；

（2）旋轉(zhuǎn)后凸輪，主鏡筒內(nèi)腔內(nèi)的后組鏡座在指定的范圍內(nèi)帶動后組B沿軸線直線運動。

進一步的，在步驟（1）中，所述前凸輪上開設(shè)有按光學(xué)變焦運動方程的要求加工的變焦曲線槽，所述前凸輪與前組鏡座經(jīng)前變焦導(dǎo)釘組件連接在一起；所述主鏡筒的外部設(shè)有前變焦電機組件，所述前變焦電機組件包括前變焦電機，所述前變焦電機的輸出軸上連接有前變焦電機齒輪，所述前凸輪的后端周部上設(shè)有環(huán)形的前凸輪齒輪，所述前變焦電機齒輪與前凸輪齒輪嚙合，所述主鏡筒上設(shè)有用以限制前變焦導(dǎo)釘組件的直槽A，所述前變焦導(dǎo)釘組件一端位于變焦曲線槽內(nèi)，另一端穿過直槽A與前組鏡座連接。

進一步的，在步驟（2）中，所述后凸輪上開設(shè)有按光學(xué)變焦運動方程的要求加工的變焦曲線槽，所述后凸輪與后組鏡座經(jīng)后變焦導(dǎo)釘組件連接在一起；所述主鏡筒的外部設(shè)有后變焦電機組件，所述后變焦電機組件包括后變焦電機，所述后變焦電機的輸出軸上連接有后變焦電機齒輪，所述后凸輪的前端周部上設(shè)有環(huán)形的后凸輪齒輪，所述后變焦電機齒輪與后凸輪齒輪嚙合，所述主鏡筒上設(shè)有用以限制后變焦導(dǎo)釘組件的直槽B，所述后變焦導(dǎo)釘組件一端位于變焦曲線槽內(nèi)，另一端穿過直槽B與后組鏡座連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：（1）該高對比度高分辨率日夜兩用電動變焦鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，鏡頭結(jié)構(gòu)裝配緊湊、長度短、體積小攜帶方便，具有對比度高、成像質(zhì)量穩(wěn)定、高分辨率等優(yōu)點。（2）光學(xué)設(shè)計時，對400～850nm的寬光譜范圍進行像差校正和平衡，使鏡頭在寬光譜范圍都具有優(yōu)良的像質(zhì)，實現(xiàn)了寬光譜共焦，這樣鏡頭不僅能在白晝的光照環(huán)境下清晰成像，在夜間極低照度環(huán)境下，通過紅外補光，也能清晰成像，達到日夜共焦效果、對比度高，成像畫面清晰銳利，可采用ED超低色散鏡片，解決了色散帶來的負面影響，大大提高了鏡片的成像畫質(zhì)。（3）光學(xué)靶面大，畸變小，鏡頭邊緣色散小，高對比度對于圖像的清晰度、細節(jié)表現(xiàn)、灰度層次表現(xiàn)都有很大的幫助，并且使得圖像更加清晰醒目，色彩艷麗。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明專利進一步說明。

圖1為該發(fā)明實施例的光學(xué)系統(tǒng)示意圖；

圖2為該發(fā)明實施例的機械結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為該發(fā)明實施例的限位塊結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：

A-前組A；B-后組B；A-1負月牙型透鏡A-1；A-2雙凹透鏡A-2；A-3雙凸透鏡A-3；C-光闌C；B-1雙凸透鏡B-1；B-2雙凸透鏡B-2；B-3雙凹透鏡B-3；B-4正月牙型透鏡B-4；B-5雙凸透鏡B-5；1-主鏡筒；2-前組鏡座；3-后組鏡座；4-BC隔圈；5-DE隔圈；6-GH隔圈；7-前凸輪；8-后凸輪；9-限位塊；10-前凸部；11-后凸部；12-后凸輪限位塊；13-前凸輪限位塊；14-定位卡部；15-前變焦導(dǎo)釘組件；16-前凸輪齒輪；17-后變焦導(dǎo)釘組件；18-后凸輪齒輪；19-底座。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進一步說明。

如圖1～3所示，一種高對比度高分辨率日夜兩用電動變焦鏡頭，所述鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)中沿光線從左向右入射方向依次設(shè)有光焦度為負的鏡片組前組A和光焦度為正的鏡片組后組B，所述前組A和后組B之間設(shè)置有光闌C，所述前組A包括從左向右依次設(shè)置的負月牙型透鏡A-1、雙凹透鏡A-2、雙凸透鏡A-3；所述后組B包括從左向右依次設(shè)置的雙凸透鏡B-1、雙凸透鏡B-2和雙凹透鏡B-3密接的膠合組、正月牙型透鏡B-4、雙凸透鏡B-5。

在本實施例中，所述前組A和后組B之間的空氣間隔為8.84mm，所述前組A中負月牙型透鏡A-1和雙凹透鏡A-2之間的空氣間隔為3.74mm，所述前組A中雙凹透鏡A-2和雙凸透鏡A-3之間的空氣間隔為0.1mm，所述后組B中雙凸透鏡B-1與雙凸透鏡B-2和雙凹透鏡B-3密接的膠合組之間的空氣間隔為0.15mm，所述后組B中雙凸透鏡B-2和雙凹透鏡B-3密接的膠合組與正月牙型透鏡B-4之間的空氣間隔為0.48mm，所述后組B中正月牙型透鏡B-4與雙凸透鏡B-5之間的空氣間隔為0.1mm。

在本實施例中，所述鏡頭的機械結(jié)構(gòu)包括主鏡筒1，所述主鏡筒的內(nèi)腔前端經(jīng)前組鏡座2安裝有鏡片組前組A，所述主鏡筒的內(nèi)腔后端經(jīng)后組鏡座3安裝有鏡片組后組B，所述主鏡筒末端連接有底座19。

在本實施例中，所述前組鏡座從左向右依次固連有負月牙型透鏡A-1、雙凹透鏡A-2、雙凸透鏡A-3，所述雙凹透鏡A-2與雙凸透鏡A-3之間設(shè)置有BC隔圈4。

在本實施例中，所述后組鏡座從左向右依次固連有雙凸透鏡B-1、雙凸透鏡B-2和雙凹透鏡B-3密接的膠合組、正月牙型透鏡B-4、雙凸透鏡B-5，所述雙凸透鏡B-1與雙凸透鏡B-2之間設(shè)置有DE隔圈5，所述正月牙型透鏡B-4與雙凸透鏡B-5之間設(shè)置有GH隔圈6。

在本實施例中，所述主鏡筒的前端外周側(cè)設(shè)置有用于實現(xiàn)變焦的前凸輪7，所述主鏡筒的后端外周側(cè)設(shè)置有用于實現(xiàn)變焦的后凸輪8，所述前凸輪與后凸輪之間設(shè)有用于限制前后組移動行程的限位塊9，所述限位塊螺接在主鏡筒上，所述限位塊的兩側(cè)往外延伸有前凸部10、后凸部11，所述后凸輪的外圓周上設(shè)有用于與后凸部相頂接限位的后凸輪限位塊12，所述前凸輪的外圓周上設(shè)有用于與前凸部相頂接限位的前凸輪限位塊13。

在本實施例中，所述光闌C位于雙凸透鏡B-1的前鏡面上，并經(jīng)后組鏡座前端的定位卡部14與雙凸透鏡B-1卡接在一起。

一種高對比度高分辨率日夜兩用電動變焦鏡頭的調(diào)焦方法，包括以下步驟：

（1）旋轉(zhuǎn)前凸輪，主鏡筒內(nèi)腔內(nèi)的前組鏡座在指定的范圍內(nèi)帶動前組A沿軸線直線運動；

（2）旋轉(zhuǎn)后凸輪，主鏡筒內(nèi)腔內(nèi)的后組鏡座在指定的范圍內(nèi)帶動后組B沿軸線直線運動。

在本實施例中，在步驟（1）中，所述前凸輪上開設(shè)有按光學(xué)變焦運動方程的要求加工的變焦曲線槽，所述前凸輪與前組鏡座經(jīng)前變焦導(dǎo)釘組件15連接在一起；所述主鏡筒的外部設(shè)有前變焦電機組件，所述前變焦電機組件包括前變焦電機，所述前變焦電機的輸出軸上連接有前變焦電機齒輪，所述前凸輪的后端周部上設(shè)有環(huán)形的前凸輪齒輪16，所述前變焦電機齒輪與前凸輪齒輪嚙合，所述主鏡筒上設(shè)有用以限制前變焦導(dǎo)釘組件的直槽A，所述前變焦導(dǎo)釘組件一端位于變焦曲線槽內(nèi)，另一端穿過直槽A與前組鏡座連接。

在本實施例中，在步驟（2）中，所述后凸輪上開設(shè)有按光學(xué)變焦運動方程的要求加工的變焦曲線槽，所述后凸輪與后組鏡座經(jīng)后變焦導(dǎo)釘組件17連接在一起；所述主鏡筒的外部設(shè)有后變焦電機組件，所述后變焦電機組件包括后變焦電機，所述后變焦電機的輸出軸上連接有后變焦電機齒輪，所述后凸輪的前端周部上設(shè)有環(huán)形的后凸輪齒輪18，所述后變焦電機齒輪與后凸輪齒輪嚙合，所述主鏡筒上設(shè)有用以限制后變焦導(dǎo)釘組件的直槽B，所述后變焦導(dǎo)釘組件一端位于變焦曲線槽內(nèi)，另一端穿過直槽B與后組鏡座連接。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，主鏡筒運用3-CAM技術(shù)既保證鏡頭的同軸度、精度和軸向位置的準(zhǔn)確，由于3-CAM技術(shù)不需要軌道來定位鏡片，鏡片移動時采用螺旋推進，即鏡片圍繞主軸旋轉(zhuǎn)前進，所以不會發(fā)生偏心的情況；鏡頭本身結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊小巧，能適用于結(jié)構(gòu)更加緊湊的場合，其適用面更廣；本發(fā)明可適應(yīng)發(fā)展的趨勢，為視頻攝像系統(tǒng)提供一種對比度高，光學(xué)靶面大，分辨率等于兩百萬像素的高清鏡頭，可以與16：9制式1/3″高清晰度的攝像機配套使用，使攝像系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對景物在高光動態(tài)變化范圍環(huán)境的高清晰度攝像的要求；本發(fā)明所有機械件采用模具注塑成型工藝，滿足光學(xué)設(shè)計對空氣距離和鏡片同心度的嚴(yán)格要求，使鏡頭的結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，保證與φ14接口連接；主鏡筒是一次注塑成型的，能很好的保證主鏡筒的位置精度，而且在加工時嚴(yán)格要求保證鏡片與隔圈接觸的平面有精確的垂直度，并由此來保證鏡片裝配的準(zhǔn)確性；主鏡筒采用3-CAM技術(shù)設(shè)計方式，解決光學(xué)偏心，延長使用壽命，適應(yīng)于溫度變化較快的環(huán)境，減少主鏡筒內(nèi)壁光反射，使圖像更加清晰、明亮；對前后組鏡座內(nèi)徑尺寸進行嚴(yán)格控制，使其與鏡片配合緊密達到鏡片安裝要求的同軸度和鏡片光軸的一致性，并通過對隔圈的精確加工來保證各鏡片之間的空氣距，前后凸輪上配有齒輪的設(shè)計，并與減速箱齒輪配合，帶動鏡頭運作；限位塊在鏡頭本身也發(fā)揮著重要作用，限制前后組移動行程，讓鏡頭達到光學(xué)設(shè)計的理論焦距值，結(jié)構(gòu)設(shè)計的物理行程，保證鏡頭理論設(shè)計的后焦值；本發(fā)明結(jié)構(gòu)輕巧，滿足總體體積小的原則,而且為了配合緊湊，采用模具注塑成型工藝，保證其精度的準(zhǔn)確性和部品尺寸的一致性。

在本實施例中，由上述鏡片組構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)達到了如下的光學(xué)指標(biāo)：

1、焦距：f′=2.8-8mm；

2、相對孔徑：F2.1（W）- F2.6（T）；

3、像面尺寸：1/2.7"（MAX）；

4、近攝距：0.3m；

5、法蘭后焦：8.8mm；

6、水平視場角：116°(適用AR0230 Sensor) ；

7、分辨率：可與兩百萬像素高分辨率CCD或CMOS攝像機適配；

8、接口類型：φ14接口；

9、適用譜線范圍：400nm～850nm；

上列較佳實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。