高清日夜共焦镜头制造技术

本实用新型专利技术涉及一种高清日夜共焦镜头，包括镜头前组A、镜头后组B以及位于镜头前组A和镜头后组B之间的光栏C，在所述镜头的光学总长和后截距不变的情况下，当波长范围由可见光谱区改为近红外光谱区时，所述镜头后组B中除最后一片镜片外的被移动镜片能轴向微位移以实现所述镜头日夜共焦，且所述被移动镜片与前后镜片的空气间隔总和不变，所述被移动镜片的轴向微位移量为通过计算获得的能实现镜头日夜共焦的轴向微位移量。本实用新型专利技术不采用昂贵的玻璃材料和非球面，能在可见光和近红外光谱区实现共焦面，并且成像性能满足高清晰度要求。

HD day and night confocal camera

The utility model relates to a high-definition night confocal lens, including the lens between group A, group B and lens located in front of the camera lens group A and group B light bar C in the lens and optical length after the intercept at the same time, when the wavelength range from the visible region to near infrared the spectral region, the lens group B except the last lens outside the lens can be moved axially to realize micro displacement and the confocal lens, and the sum of the air spaced lens and the lens is moved around the same, the axial displacement of the mobile micro lens can be obtained by calculating the axial the realization of the lens confocal micro displacement of the day and night. The utility model does not use expensive glass materials and aspheric surfaces, and can realize confocal surfaces in visible and near infrared spectral regions, and the imaging performance meets the requirements of high resolution.

【技术实现步骤摘要】
高清日夜共焦镜头
本技术涉及光学镜头装置，具体涉及一种高清日夜共焦镜头，适用于配套高清日夜型视频监控摄像系统，特别适用于配套高清日夜型视频监控摄像系统的中长焦距摄像镜头。
技术介绍
随着摄像器件性能的大幅提高和辅助照明条件的日愈完善，安防视频监控摄像系统向高清晰度、日夜彩色化、大孔径、大靶面、高透雨雾发展的趋势日愈明显。因此，对与它配套的镜头提出许多新的要求。如要求在宽光谱范围时(0.486～0.9μm)、全口径、全视场在特征频率很高(125～150lp/mm)的条件下获得较高的MTF值(>0.35)及尽量避免多采用特殊光学材料和非球面以降低镜头加工的生产成本，但这样大大增加了镜头设计的难度。根据光学理论分析，光线通过光学介质的的波长不同，其折射的光线不交在一起；同样，通过镜头的光波不同，其折射后的各色的焦点也不交在一点，由此便产生了二级光谱色差的问题。如何消除二级光谱色差以提升在白天和夜间宽光谱范围的成像的问题一直是困扰安防光学镜头行业的难点。它随着焦距增长和选择的谱线宽度的扩展而迅速增大，显然，要在可见和近红外光谱区同时获得高清的图像是比较困难的。目前，高清共焦镜头主要有这几种：第一，采用特殊的光学玻璃(如FK、PSK、融熔石英、ZLAF、ZF62等)的优化组合与非球面技术的结合，这比较成功的解决了中短焦距范围内的宽光谱存在的二级光谱色差(专利号：US2010/0039710A1)，但这一方法加工成本较高，不利于推广采用。第二，把(0.486～0.9μm)较宽的光谱区域分解为可见光和近红外区两个区域，选取合适的共焦面分别对其进行像差校正，这种方法简化了设计(专利号：ZL200420048615.3；ZL201010182785.0)，特别是近红外区采用LED灯照明后，由于它的谱宽很窄(0.85±0.01μm)，问题又简化成可见光区和单光谱线的共焦。这一方法是目前安防行业的主流，设计者可以集中精力解决可见光谱区的像差问题。第三，根据计算出来的红外离焦量，在镜头合适的位置(如附在自动光栏)上插入正光焦度很小的补偿透镜，使白天夜间监控处在共焦最佳的位置(专利号：201010565777.4)。这个方法使用效果不错，但要把补偿透镜胶在自动光栏装置的准确位置上有一定的难度。
技术实现思路
本技术的目的是针对以上不足之处，提供一种不采用昂贵的玻璃材料和非球面镜片，能在可见光和近红外光谱区实现共焦面，并且成像性能满足高清晰度要求的高清日夜共焦镜头。一般固定焦距镜头都可以分成前组和后组。对于口径大的长焦距镜头，因镜头长又重，很少采用整体调焦方式。同时，前组口径较大，也很少用于固定镜头调后截距用。后组的口径较小，可以用于调清晰图像用。后组可以是两片透镜、也可以是两片以上透镜的组合。本技术解决上述技术问题所采用的方案是：一种高清日夜共焦镜头，包括镜头前组A、镜头后组B以及位于镜头前组A和镜头后组B之间的光栏C，在所述镜头的光学总长和后截距不变的情况下，当波长范围由可见光谱区改为近红外光谱区时，所述镜头后组B中除最后一片镜片外的被移动镜片能轴向微位移以实现所述镜头日夜共焦，且所述被移动镜片与前后镜片的空气间隔总和不变，所述被移动镜片的轴向微位移量为通过计算获得的能实现镜头日夜共焦的轴向微位移量。进一步的，所述轴向微位移量可以通过公式进行计算；所述镜头前组A由沿光线入射方向依次设置的双凸正透镜A-1、双凹负透镜A-2和凸凹正透镜A-3组成，所述镜头后组B由沿光线入射方向依次设置的双凸正透镜B-1、凹凸负透镜B-2、凹凸正透镜B-3和凹凸正透镜B-4组成，其中双凸正透镜B-1、凹凸负透镜B-2组成胶合组；所述镜头的焦距为f′＝180mm、相对孔径D/f′＝1/2、像面大小为所述镜头满足以下光学条件：1.1<f1′/f′<1.5；……(1)1.5<n1<1.56；56<v1<65；……(2)1.53<n4<1.67；43<v4<52；……(3)1.71<n6<1.78；25.5<v6<31；……(4)0.5<d6/(d6+d7)<2；……(5)其中，f′表示所述镜头的合焦距，f1′表示镜头前组A的焦距，n1、n4、n6分别表示双凸正透镜A-1、双凸正透镜B-1、凹凸负透镜B-3的折射率，v1、v4、v6分别表示双凸正透镜A-1、双凸正透镜B-1、凹凸负透镜B-3的阿贝系数，d6表示光栏C到凸凹正透镜A-3的空气间距，d7表示光栏C到双凸正透镜B-1的空气间距；当被移动镜片为胶合组时，其微位移量设为△D1，在满足D1-△D1+D2+△D1＝D1+D2是定值的条件下，镜头的其他几何尺寸都一样的情况下，通过位移量△D1与l4′(e)、f1′(0.85)、f2′(0.85)、f3′(0.85)、f4′(0.85)、D1、D2之间的关系式来推导计算位移量△D1：(△D1)2+(A+l3′(0.85)+D2)△D1+f2′(0.85)〔l3′(0.85)+D2-A]+[l3′(0.85)+D2]*A＝0………(a)；其中，A＝f1′(0.85)-D1；l3′(0.85)＝(H+D3)*f3′(0.85)/[f3′(0.85)-H-D3]；H＝f4′(0.85)*l4′(0.85)/﹝f4′(0.85)-l4′(0.85)﹞；当被移动镜片为凹凸正透镜B-3时，在满足D2+△D2+D3-△D2＝D2+D3是定值的条件下，所述凹凸正透镜B-3的轴向微位移量△D2通过以下公式进行推导计算：(△D2)2+(B-D2+D3+H)△D2+D3[f3′(0.85)+B-D2]+f3′(0.85)(H+D2-B)+(B-D2)H＝0………(b)；其中，A＝f1′(0.85)-D1，B＝f2′(0.85)*A/[f2′(0.85)+A]；H＝f4′(0.85)*l4′(0.85)/﹝f4′(0.85)-l4′(0.85)﹞；其中，D1表示镜头前组A的后主面与胶合组前主面的空气间距，D2表示胶合组后主面与凹凸正透镜B-3前主面的空气间距，D3表示凹凸正透镜B-3后主面与凹凸正透镜B-4前主面的空气间距，△D1表示胶合组在近红外光谱区获得较好像质所发生的轴向微位移量，△D2表示凹凸正透镜B-3在近红外光谱区获得较好像质所发生的轴向微位移量，胶合组、凹凸正透镜B-3和凹凸正透镜B-4的焦距分别为f2′、f3′和f4′，白天和夜间的中心波长分别选在e和0.85μm的谱线，则镜头前组A、镜头后组B各镜片在两个谱区的焦距分别为f1′(e)、f2′(e)、f3′(e)、f4′(e)、镜头的后截距l4′(e)以及f1′(0.85)、f2′(0.85)、f3′(0.85)、f4′(0.85)、镜头的后截距l4′(0.85)；当计算出胶合组的位移量△D1和凹凸正透镜B-3的位移量△D2后，保持所述镜头的光学总长和后截距不变，并保持被移动镜片与前后镜片的空气间隔总和不变，将胶合组移动△D1个位移量后记录获得的像质，恢复移动后，再将凹凸正透镜B-3移动△D2个位移量后记录获得的像质，对比移动胶合组和凹凸正透镜B-3时所获得的像质的不同，将最佳像质所对应移本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高清日夜共焦镜头，其特征在于：包括镜头前组A、镜头后组B以及位于镜头前组A和镜头后组B之间的光栏C，在所述镜头的光学总长和后截距不变的情况下，当波长范围由可见光谱区改为近红外光谱区时，所述镜头后组B中除最后一片镜片外的被移动镜片能轴向微位移以实现所述镜头日夜共焦，且所述被移动镜片与前后镜片的空气间隔总和不变，所述被移动镜片的轴向微位移量为通过计算获得的能实现镜头日夜共焦的轴向微位移量。

【技术特征摘要】
1.一种高清日夜共焦镜头，其特征在于：包括镜头前组A、镜头后组B以及位于镜头前组A和镜头后组B之间的光栏C，在所述镜头的光学总长和后截距不变的情况下，当波长范围由可见光谱区改为近红外光谱区时，所述镜头后组B中除最后一片镜片外的被移动镜片能轴向微位移以实现所述镜头日夜共焦，且所述被移动镜片与前后镜片的空气间隔总和不变，所述被移动镜片的轴向微位移量为通过计算获得的能实现镜头日夜共焦的轴向微位移量。2.根据权利要求1所述的高清日夜共焦镜头，其特征在于：所述镜头前组A由沿光线入射方向依次设置的双凸正透镜A-1、双凹负透镜A-2和凸凹正透镜A-3组成，所述镜头后组B由沿光线入射方向依次设置的双凸正透镜B-1、凹凸负透镜B-2、凹凸正透镜B-3和凹凸正透镜B-4组成，其中双凸正透镜B-1、凹凸负透镜B-2组成胶合组；所述镜头的焦距为f′＝180mm、相对孔径D/f′＝1/2、像面大小为￠11mm(2/3")；所述镜头满足以下光学条件：1.1<f1′/f′<1.5；……(1)1.5<n1<1.56；56<v1<65；……(2)1.53<n4<1.67；43<v4<52；……(3)1.71<n6<1.78；25.5<v6<31；……(4)0.5<d6/(d6+d7)<2；……(5)其中，f′表示所述镜头的合焦距，f1′表示镜头前组A的焦距，n1、n4、n6分别表示双凸正透镜A-1、双凸正透镜B-1、凹凸负透镜B-3的折射率，v1、v4、v6分别表示双凸正透镜A-1、双凸正透镜B-1、凹凸负透镜B-3的阿贝系数，d6表示光栏C到凸凹正透镜A-3的空气间距，d7表示光栏C到双凸正透镜B-1的空气间距；当被移动镜片为胶合组时，在满足D1-△D1+D2+△D1＝D1+D2是定值的条件下，所述胶合组的轴向微位移量△D1通过以下公式进行推导计算：(△D1)2+(A+l3′(0.85)+D2)△D1+f2′(0.85)〔l3′(0.85)+D2-A]+[l3′(0.85)+D2]*A＝0………(a)；其中，A＝f1′(0.85)-D1；l3′(0.85)＝(H+D3)*f3′(0.85)/[f3′(0.85)-H-D3]；H＝f4′(0.85)*l4′(0.85)/﹝f4′(0.85)-l4′(0.85)﹞；当被移动镜片为凹凸正透镜B-3时，在满足D2+△D2+D3-△D2＝D2+D3是定值的条件下，所述凹凸正透镜B-3的轴向微位移量△D2通过以下公式进行推导计算：(△D2)2...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖英辉，齐海，赖爱光，
申请(专利权)人：上海兴禄科技实业有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31