CN104459933B - 电动变焦、聚焦7-22变焦监控镜头及其控制方法 - Google Patents

电动变焦、聚焦7-22变焦监控镜头及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电动变焦、聚焦7‑22变焦监控镜头及其控制方法，该镜头包括前组镜座和后组镜座，所述前组镜座活动安装于前组镜筒内，所述前组镜筒外侧套设有带动前组镜座前后移动的前组扇形凸轮，所述后组镜座活动安装于后组镜筒内，所述后组镜筒外侧套设有带动后组镜座前后移动的后凸轮，所述前组镜筒和后组镜筒分别通过两个主体导钉与减速箱相连接；所述减速箱内设置有聚焦步进电机和变焦步进电机，所述前组扇形凸轮上一体制作有与聚焦步进电机输出齿轮相啮合的聚焦齿轮，节省大量人力、物力；所述聚焦步进电机和变焦步进电机设置于减速箱的同一侧，解决了结构干涉问题；两个步进电机步数为3400步，使得步数多、聚焦精度高、结构合理且生产容易。

Description

电动变焦、聚焦7-22变焦监控镜头及其控制方法
技术领域
本发明涉及监控***的摄像镜头装置，特别是一种电动变焦、聚焦7-22变焦监控镜头及其控制方法。
背景技术
随着科学技术的迅猛发展、人们安全意识的逐渐提高，对镜头品质的要求也越来越高，如要求高强度、高抗冲击、运用温度范围广、机电一体控制。随着模具的不断成熟化，镜头也相应的容易被塑料化。对于镜头生产商来说，批量生产的镜头要一致性好、良率高、后焦一致性好，塑胶是很好的材质选择。
在监控行业中，常规MFZ镜头虽然也是采用电动变焦、电动聚焦，但其步数少、聚焦精度不高、结构的不足、生产繁杂等问题。如：1、MFZ电机步数1000步；2、MFZ采用的聚焦组的齿轮与凸轮独立的，靠螺丝锁附固定一体，需大量人力、物力；3、聚焦电机和变焦电机分开两侧，结构容易干涉等问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种步数多、聚焦精度高、结构合理且生产容易的电动变焦、聚焦7-22变焦监控镜头及其控制方法。
本发明的技术方案是一种电动变焦、聚焦7-22变焦监控镜头，所述镜头的机械结构包括用于安装前组A的前组镜座和用于安装后组B的后组镜座，所述前组镜座活动安装于前组镜筒内，所述前组镜筒外侧套设有带动前组镜座前后移动的前组扇形凸轮，所述后组镜座活动安装于后组镜筒内，所述后组镜筒外侧套设有带动后组镜座前后移动的后凸轮，所述前组镜筒和后组镜筒分别通过两个主体导钉与减速箱相连接；所述减速箱内设置有聚焦步进电机和变焦步进电机，所述前组扇形凸轮上一体制作有与聚焦步进电机输出齿轮相啮合的聚焦齿轮，所述前组扇形凸轮内侧均匀开设有三个螺旋槽，所述前组镜座上具有伸入相应螺旋槽内的凸销；所述后凸轮外侧设置有与变焦步进电机输出齿轮相啮合的后组扇形齿轮，所述后凸轮内侧均匀开设有三个螺旋槽，所述后组镜座上具有伸入相应螺旋槽内的凸销；所述聚焦步进电机和变焦步进电机设置于减速箱的同一侧，两个步进电机步数为3400步，所述镜头的焦距为7～22mm。
进一步的，所述镜头的光学***沿光线入射方向依次设有光焦度为负的前组A和光焦度为正的后组B，在前组A和后组B之间设置可变光栏C，所述前组A依次设有负月牙型透镜A-1、以及双凹透镜A-2和负月牙型透镜A-3密接的第一胶合组，所述后组B依次设有双凸透镜B-1、负月牙型透镜B-2、双凸透镜B-3、由负月牙型透镜B-4和双凸透镜B-5密接的第二胶合组、以及负月牙型透镜B-6。
进一步的，所述前组A与后组B之间的空气间隔是20.523mm，所述前组中负月牙型透镜A-1与第一胶合组之间的空气间隔是:2.026mm，所述前组中第一胶合组与光栏C之间的空气间隔是:12.325mm，所述后组B中光栏C和双凸透镜B-1之间的空气间隔是：6.579mm，双凸透镜B-1与负月牙型透镜B-2之间的空气间隔是1.217mm，负月牙型透镜B-2与双凸透镜B-3之间的空气间隔是：1.324mm，双凸透镜B-3与第二胶合组之间的空气间隔是：2.143mm，第二胶合组与负月牙型透镜B-6之间的空气间隔是：1.370mm。
一种电动变焦、聚焦7-22变焦监控镜头的控制方法，其特征在于：采用如上所述的电动变焦、聚焦7-22变焦监控镜头，通过两个步进电机分别带动前组扇形凸轮和后组扇形齿轮，使得前组A和后组B前后移动，进而实现镜头的电动聚焦和变焦。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）在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，把三片式结构的第四组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。
（2）通过合理选配前、后两组九片七组的光学玻璃材料，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象差，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。
（3）在光学设计时对480nm～850nm的宽光谱范围进行象差校正和平衡，使镜头在宽光谱范围都有优良的像质，实现了宽光谱共焦。镜头不仅能在白昼的光照环境下清晰成像，在夜间极低照度或零照度的环境下通过红外补光也能清晰成像，实现了24小时连续监控，且在日夜切换时不偏焦，无需现场调焦。
（4）镜头使用增强塑料，具高强度、高冲击、使用温度范围广 ,机电一体控制,镜头批量生产的一致性好、良率高、后焦一致性好。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的阐述。
附图说明
图1为本发明实施例的光学***图。
图2为本发明实施例的机械结构图。
图中：A-前组A，A-1-负月牙型透镜A-1，A-2-双凹透镜A-2，A-3-负月牙型透镜A-3，B-后组B B-1-双凸透镜B-1，B-2-负月牙型透镜B-2，B-3-双凸透镜B-3，B-4-负月牙型透镜B-4，B-5-双凸透镜B-5，B-6负月牙型透镜B-6，C-可变光栏C；1-前组镜筒，2-前组镜座，3-前组扇形凸轮，4-光驱，5-后凸轮，6-后组镜座，7-后组镜筒，8-减速箱，9-后组扇形齿轮。
具体实施方式
如图1~2所示，一种电动变焦、聚焦7-22变焦监控镜头，所述镜头的机械结构包括用于安装前组A的前组镜座2和用于安装后组B的后组镜座6，所述前组镜座2活动安装于前组镜筒1内，所述前组镜筒1外侧套设有带动前组镜座2前后移动的前组扇形凸轮3，所述后组镜座6活动安装于后组镜筒7内，所述后组镜筒7外侧套设有带动后组镜座6前后移动的后凸轮5，所述前组镜筒1和后组镜筒7分别通过两个主体导钉与减速箱8相连接；所述减速箱8内设置有聚焦步进电机和变焦步进电机，所述前组扇形凸轮3上一体制作有与聚焦步进电机输出齿轮
相啮合的聚焦齿轮，所述前组扇形凸轮3内侧均匀开设有三个螺旋槽，所述前组镜座2上具有伸入相应螺旋槽内的凸销；所述后凸轮5外侧设置有与变焦步进电机输出齿轮相啮合的后组扇形齿轮9，所述后凸轮5内侧均匀开设有三个螺旋槽，所述后组镜座6上具有伸入相应螺旋槽内的凸销；所述聚焦步进电机和变焦步进电机设置于减速箱8的同一侧，两个步进电机步数为3400步，所述镜头的焦距为7～22mm。
在本实施例中，所述镜头的光学***沿光线入射方向依次设有光焦度为负的前组A和光焦度为正的后组B，在前组A和后组B之间设置可变光栏C，所述前组A依次设有负月牙型透镜A-1、以及双凹透镜A-2和负月牙型透镜A-3密接的第一胶合组，所述后组B依次设有双凸透镜B-1、负月牙型透镜B-2、双凸透镜B-3、由负月牙型透镜B-4和双凸透镜B-5密接的第二胶合组、以及负月牙型透镜B-6。
在本实施例中，所述前组A与后组B之间的空气间隔是20.523mm，所述前组中负月牙型透镜A-1与第一胶合组之间的空气间隔是:2.026mm，所述前组中第一胶合组与光栏C之间的空气间隔是:12.325mm，所述后组B中光栏C和双凸透镜B-1之间的空气间隔是：6.579mm，双凸透镜B-1与负月牙型透镜B-2之间的空气间隔是1.217mm，负月牙型透镜B-2与双凸透镜B-3之间的空气间隔是：1.324mm，双凸透镜B-3与第二胶合组之间的空气间隔是：2.143mm，第二胶合组与负月牙型透镜B-6之间的空气间隔是：1.370mm。
在本实施例中，该镜头实现的技术指标如下：（1）焦距：f′=7～22mm；（2）相对孔径D/F=1/1.4；（3）视场角2ω：43°～14°（有效成像面 n′≥φ6.674mm）；（4）适用光谱范围：480nm～850nm；（5）分辨率：与300万像素的高清晰度摄像机适配；（6）光路总长∑L≤50mm。
由于该镜头的分辨率很高，且边缘视场与中心市场的分辨率不允许有很大的区别，所以在结构设计中要确保***各组元的同心度及调焦等动作的精确、平稳和手感好。
本反远距型的光学***中合理分配了前组A和后组B的光焦度；机械设计上使用增强塑料（包含镜筒、镜座、凸轮和减速箱），提高镜头良率、后焦一致性，并使用两个步进电机分别带动镜头进行电动变焦、聚焦；光学和机械的配合，真正实现百万高清镜头的电动变焦、聚焦。
本发明是由MFZ镜头升级为MFZ2.0镜头，MFZ2.0镜头步数是MFZ的三倍多、聚焦精度高、也改善了MFZ结构不足、生产繁杂问题，具有以下优点：两个步进电机步数为3400步；聚焦的齿轮与凸轮是一体的，节省的大量人力、物力；聚焦步进电机和变焦步进电机放在同一侧，解决了结构干涉问题。
如图2所示，一种电动变焦、聚焦7-22变焦监控镜头控制方法，采用如上所述的电动变焦、聚焦7-22变焦监控镜头，通过两个步进电机分别带动前组扇形凸轮3和后组扇形齿轮9，使得前组A和后组B前后移动，进而实现镜头的电动聚焦和变焦，若再通过后端485等通讯协议软件，则可以实现远程电动精确控制，真正实现镜头变焦功能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (3)

1.一种电动变焦、聚焦7-22变焦监控镜头，其特征在于：所述镜头的机械结构包括用于安装前组(A)的前组镜座和用于安装后组(B)的后组镜座，所述前组镜座活动安装于前组镜筒内，所述前组镜筒外侧套设有带动前组镜座前后移动的前组扇形凸轮，所述后组镜座活动安装于后组镜筒内，所述后组镜筒外侧套设有带动后组镜座前后移动的后凸轮，所述前组镜筒和后组镜筒分别通过两个主体导钉与减速箱相连接；所述减速箱内设置有聚焦步进电机和变焦步进电机，所述前组扇形凸轮上一体制作有与聚焦步进电机输出齿轮相啮合的聚焦齿轮，所述前组扇形凸轮内侧均匀开设有三个螺旋槽，所述前组镜座上具有伸入相应螺旋槽内的凸销；所述后凸轮外侧设置有与变焦步进电机输出齿轮相啮合的后组扇形齿轮，所述后凸轮内侧均匀开设有三个螺旋槽，所述后组镜座上具有伸入相应螺旋槽内的凸销；所述聚焦步进电机和变焦步进电机设置于减速箱的同一侧，两个步进电机步数为3400步，所述镜头的焦距为7～22mm，所述镜头的光学***沿光线入射方向依次设有光焦度为负的前组(A)和光焦度为正的后组(B)，在前组(A)和后组(B)之间设置可变光栏(C)，所述前组(A)依次设有第一负月牙型透镜(A-1)、以及双凹透镜(A-2)和第二负月牙型透镜(A-3)密接的第一胶合组，所述后组(B)依次设有第一双凸透镜(B-1)、第三负月牙型透镜(B-2)、第二双凸透镜(B-3)、由第四负月牙型透镜(B-4)和第三双凸透镜(B-5)密接的第二胶合组、以及第五负月牙型透镜(B-6)。
2.根据权利要求1所述的电动变焦、聚焦7-22变焦监控镜头，其特征在于：所述前组(A)与后组(B)之间的空气间隔是20.523mm，所述前组中第一负月牙型透镜(A-1)与第一胶合组之间的空气间隔是:2.026mm，所述前组中第一胶合组与光栏(C)之间的空气间隔是:12.325mm，所述后组(B)中光栏(C)和第一双凸透镜(B-1)之间的空气间隔是：6.579mm，第一双凸透镜(B-1)与第三负月牙型透镜(B-2)之间的空气间隔是1.217mm，第三负月牙型透镜(B-2)与第二双凸透镜(B-3)之间的空气间隔是：1.324mm，第二双凸透镜(B-3)与第二胶合组之间的空气间隔是：2.143mm，第二胶合组与第五负月牙型透镜(B-6)之间的空气间隔是：1.370mm。
3.一种电动变焦、聚焦7-22变焦监控镜头的控制方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的电动变焦、聚焦7-22变焦监控镜头，通过两个步进电机分别带动前组扇形凸轮和后组扇形齿轮，使得前组(A)和后组(B)前后移动，进而实现镜头的电动聚焦和变焦。
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