高解析度日夜兩用魚眼鏡頭的製作方法

2023-10-08 11:57:59 3

高解析度日夜兩用魚眼鏡頭的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種高解析度日夜兩用魚眼鏡頭，所述鏡頭的光學系統沿光線入射方向依次設有光焦度為負的前組A、可變光闌C以及光焦度為正的後組B，所述前組A依次設有負月牙透鏡A-1、負月牙透鏡A-2、負月牙透鏡A-3、雙凹透鏡A-4以及雙凸透鏡A-5，所述後組B依次設有由雙凸透鏡B-1、雙凹透鏡B-2和雙凸透鏡B-3密接的膠合組以及雙凸透鏡B-4。該高解析度日夜兩用魚眼鏡頭的光路為魚眼光學結構，具有低畸變、大相對孔徑、高解析度、寬光譜共焦等優點，並且能夠滿足360度全景監控需求，邊緣放大倍率大，保證邊緣畫面清晰度，是微型電視監控攝像系統的一個新的發展方向。
【專利說明】高解析度日夜兩用魚眼鏡頭

【技術領域】
[0001]本發明涉及微型視頻攝像系統的攝像鏡頭裝置，特別是一種高解析度日夜兩用魚眼鏡頭。

【背景技術】
[0002]小型電視監控攝像機出現到現在已有20?30年，經過多年的革新和發展，目前形成不同系列多種規格型號的微型攝像鏡頭與其配套使用。但是這些鏡頭的性能指標良莠不齊，大多數屬於低檔產品，性能指標低，只適配於百萬像素的普通攝像機；這些產品圖像的畸變量較大，圖像畸變與現實景象畫面差變大，真實性差，邊緣解像力不夠，不能滿足當前的需要。
[0003]隨著光學材料庫的拓展和社會安防意識的增強，安防監控市場得到的迅猛的擴展，同時安防產品性能也呈現出多樣化變化。現今隨著先進的視頻壓縮編碼技術不斷成熟，基於IP的網絡傳輸的飛速發展以及數碼變焦技術的應用，市場上已推出了一系列三百萬、五百萬像素的高清攝像機。因此，急需一種與高清攝像機配合使用的高解析度日夜兩用魚眼鏡頭。


【發明內容】

[0004]為了滿足微型攝像的全景成像、高清晰度的需求，提升微型視頻攝像系統的圖像畫質，提高畫面的真實性，擴大微型攝像機系統的應用範圍，克服微型攝像鏡頭現有技術性能指標低這一缺陷，本發明的目的在於為微型視頻攝像系統提供一種低畸變、解析度優於500萬像素、日夜兩用的微型攝像鏡頭，即高解析度日夜兩用魚眼鏡頭。
[0005]為了實現上述目的，本發明的技術方案是:一種高解析度日夜兩用魚眼鏡頭，所述鏡頭的光學系統沿光線入射方向依次設有光焦度為負的前組A、可變光闌C以及光焦度為正的後組B，所述前組A依次設有負月牙透鏡A-1、負月牙透鏡A-2、負月牙透鏡A-3、雙凹透鏡A-4以及雙凸透鏡A-5，所述後組B依次設有由雙凸透鏡B-1、雙凹透鏡B-2和雙凸透鏡B-3密接的膠合組以及雙凸透鏡B-4。
[0006]進一步的，所述前組A和後組B之間的空氣間隔是7.01mm。
[0007]進一步的，所述前組A中的雙凹透鏡A-4和雙凸透鏡A-5之間的空氣間隔是
2.8mmο
[0008]進一步的，所述後組B中的膠合組和雙凸透鏡B-4之間的空氣間隔是0.12mm。
[0009]進一步的，所述鏡頭的機械結構包括主鏡筒，所述前組A和後組B安裝在主鏡筒內，所述主鏡筒前端安裝有壓住負月牙透鏡A-1前側面的前壓圈，所述主鏡筒後端設置有定位雙凸透鏡B-4後側面的內凸緣，所述膠合組與雙凸透鏡B-4之間設置有第一隔圈，所述雙凸透鏡A-5與膠合組之間設置有第二隔圈，所述雙凹透鏡A-4與雙凸透鏡A-5之間設置有第三隔圈，所述負月牙透鏡A-3後側面由雙凹透鏡A-4前側面定位，所述負月牙透鏡A-2後側面由負月牙透鏡A-3前側面定位，所述負月牙透鏡A-1後側面由負月牙透鏡A-2前側面定位。
[0010]進一步的，所述前壓圈通過其內螺紋與主鏡筒的外螺紋相連接。
[0011]與現有技術相比，本發明具有以下優點:該高解析度日夜兩用魚眼鏡頭的光路為魚眼光學結構，具有低畸變、大相對孔徑、高解析度、寬光譜共焦等優點，並且能夠滿足360度全景監控需求，邊緣放大倍率大，保證邊緣畫面清晰度，是微型電視監控攝像系統的一個新的發展方向。
[0012]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的闡述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發明實施例的光學系統圖。
[0014]圖2為本發明實施例的機械結構圖。
[0015]圖中:A-前組A，A-1-負月牙透鏡A-1，A_2_負月牙透鏡A_2，A_3_負月牙透鏡A-3，A-4-雙凹透鏡A-4，A-5-雙凸透鏡A-5，B-後組B，B-1-雙凸透鏡B_l，B-2-雙凹透鏡B-2，B-3-雙凸透鏡B-3，B-4-雙凸透鏡B_4，C-可變光闌C ;1_主鏡筒，2-前壓圈，3-第一隔圈，4-第二隔圈，5-第二隔圈。

【具體實施方式】
[0016]如圖1所示，一種高解析度日夜兩用魚眼鏡頭，所述鏡頭的光學系統沿光線自左向右入射方向依次設有光焦度為負的前組A、可變光闌C以及光焦度為正的後組B，所述前組A依次設有負月牙透鏡A-1、負月牙透鏡A-2、負月牙透鏡A-3、雙凹透鏡A-4以及雙凸透鏡A-5，所述後組B依次設有由雙凸透鏡B-1、雙凹透鏡B-2和雙凸透鏡B-3密接的膠合組以及雙凸透鏡B-4。
[0017]在本實施例中，所述前組A和後組B之間的空氣間隔是7.0lmm ;所述前組A中的雙凹透鏡A-4和雙凸透鏡A-5之間的空氣間隔是2.8mm ;所述後組B中的膠合組和雙凸透鏡B-4之間的空氣間隔是0.12mm。
[0018]在本實施例中，該鏡頭達到了以下的光學指標:(1)焦距:f' =1.31mm; (2)相對孔徑:F=2.2 ；(3)視場角:2w>180° (像方像視場 2 η '彡 Φ4πιπι) ； (4) f- Θ 畸變..< -2% ；
(5)解析度:可與500萬像素高解析度攝像機適配；(6)光路總長32mm，光學後截距I' ^ 6.55mm ； (7)適用譜線範圍:480nm ?850nm。
[0019]在光學設計時，對480 nm?850nm的寬光譜範圍進行像差校正和平衡，使鏡頭在寬光譜範圍都具有優良的像質，實現了寬光譜共焦。這樣鏡頭不僅能在白晝的光照環境下清晰成像，在夜間極低照度環境下，通過紅外補光，也能清晰成像；選用高折射、低色散的光學玻璃材料，通過計算機光學輔助設計和優化完善地校正了光學鏡頭的各種像差，使鏡頭的解析度高，能適應500萬像素高清晰度視頻攝像的要求；通過控制f_ Θ畸變來提高邊緣視場的放大倍率，從而提高其解像能力，使其滿足邊緣視場畫面拉平展開後，有足夠的解析度。本發明既結合市場光學參數及解像需求，在前人的基礎上進行深度挖掘，同時保證了較為寬鬆的公差要求，從而做到較高的性價比。
[0020]如圖2所示，所述鏡頭的機械結構包括主鏡筒I，所述前組A和後組B安裝在主鏡筒I內，所述主鏡筒I前端安裝有壓住負月牙透鏡A-1前側面的前壓圈2，所述前壓圈2通過其內螺紋與主鏡筒I的外螺紋相連接，所述主鏡筒I後端設置有定位雙凸透鏡B-4後側面的內凸緣，所述膠合組與雙凸透鏡B-4之間設置有第一隔圈3，所述雙凸透鏡A-5與膠合組之間設置有第二隔圈4，所述雙凹透鏡A-4與雙凸透鏡A-5之間設置有第三隔圈5，所述負月牙透鏡A-3後側面由雙凹透鏡A-4前側面定位，所述負月牙透鏡A-2後側面由負月牙透鏡A-3前側面定位，所述負月牙透鏡A-1後側面由負月牙透鏡A-2前側面定位。
[0021]在本實施例中，通過前壓圈2壓住負月牙透鏡A-1，限制產品內部元件自由度，保證鏡片裝配的固定性和穩定性；通過第一隔圈3保證膠合組和雙凸透鏡B-4之間的空氣間隔及其光軸裝配；通過第二隔圈4保證雙凸透鏡A-5和雙凸透鏡B-1之間的空氣間隔及其光軸裝配；通過第三隔圈5保證雙凹透鏡A-4和雙凸透鏡A-5之間的空氣間隔及其光軸裝配。
[0022]在本實施例中，機械結構的設計主要滿足裝配線的組裝要求，滿足客戶的裝配需求及保證鏡片的有效通光和空氣間隔。主鏡筒I保證鏡片空氣間隔的隔圈與鏡片接觸的平面要有精確的垂直度，來保證鏡片裝配的準確性；對內孔內徑尺寸進行嚴格的尺寸控制，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，且在主鏡筒I上有嚴格的尺寸及位置要求，外徑採用M12接口，滿足客戶使用攝像機的接口要求。
[0023]由於本發明鏡片較多，很容易形成累積誤差，從而影響成效效果。通過以上合理設計，並把公差敏感的鏡片放在同一子筒內；將隔圈形狀設計階梯形，使得隔圈和凸鏡片點面接觸來保證凸鏡片產生較小傾斜。本發明結構輕巧，滿足總體體積小的原則，且為了配合緊湊採用數控加工工藝，保證其精度的準確性。
[0024]在結構設計時，既保證鏡頭的同心度、精度和軸向位置的準確，又使結構設計緊湊小巧(整體尺寸Φ22ι?πιΧ31πιπι),能適用於結構更加緊湊的場合，比如小型的球機、半球機等等，其適用面更廣。其中，所有結構零件採用數控精密加工工藝，滿足光學設計對空氣距離的嚴格要求，使鏡頭的結構緊湊、體積小、重量輕。
[0025]以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。
【權利要求】
1.一種高解析度日夜兩用魚眼鏡頭，其特徵在於:所述鏡頭的光學系統沿光線入射方向依次設有光焦度為負的前組A、可變光闌C以及光焦度為正的後組B，所述前組A依次設有負月牙透鏡A-1、負月牙透鏡A-2、負月牙透鏡A-3、雙凹透鏡A-4以及雙凸透鏡A-5，所述後組B依次設有由雙凸透鏡B-1、雙凹透鏡B-2和雙凸透鏡B-3密接的膠合組以及雙凸透鏡B_40
2.根據權利要求1所述的高解析度日夜兩用魚眼鏡頭，其特徵在於:所述前組A和後組B之間的空氣間隔是7.01mm。
3.根據權利要求1或2所述的高解析度日夜兩用魚眼鏡頭，其特徵在於:所述前組A中的雙凹透鏡A-4和雙凸透鏡A-5之間的空氣間隔是2.8mm。
4.根據權利要求1或2所述的高解析度日夜兩用魚眼鏡頭，其特徵在於:所述後組B中的膠合組和雙凸透鏡B-4之間的空氣間隔是0.12mm。
5.根據權利要求1所述的高解析度日夜兩用魚眼鏡頭，其特徵在於:所述鏡頭的機械結構包括主鏡筒，所述前組A和後組B安裝在主鏡筒內，所述主鏡筒前端安裝有壓住負月牙透鏡A-1前側面的前壓圈，所述主鏡筒後端設置有定位雙凸透鏡B-4後側面的內凸緣，所述膠合組與雙凸透鏡B-4之間設置有第一隔圈，所述雙凸透鏡A-5與膠合組之間設置有第二隔圈，所述雙凹透鏡A-4與雙凸透鏡A-5之間設置有第二隔圈，所述負月牙透鏡A-3後側面由雙凹透鏡A-4前側面定位，所述負月牙透鏡A-2後側面由負月牙透鏡A-3前側面定位，所述負月牙透鏡A-1後側面由負月牙透鏡A-2前側面定位。
6.根據權利要求5所述的高解析度日夜兩用魚眼鏡頭，其特徵在於:所述前壓圈通過其內螺紋與主鏡筒的外螺紋相連接。
【文檔編號】G02B13/00GK104330873SQ201410702755
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月29日 優先權日:2014年11月29日
【發明者】柳振全, 周建寶, 江偉, 朱豔文 申請人:福建福光數碼科技有限公司