一种照明范围可调节的光学镜头装置及其实现方法

摘要

本发明公开了一种照明范围可调节的光学镜头装置及其实现方法，所述装置包括在镜筒中依次设置的第一组前固定镜片组、第二组光学调节镜片组、及第三组后固定镜片组；所述第一组前固定镜片组固定在镜筒前部，包括一光学折射率为正的光学镜片；所述第二组光学调节镜片组活动设置在镜筒中部，包括一光学折射率为负的光学镜片；所述第三组后固定镜片组固定在镜筒后部，包括一枚光学折射率为正的镜片。采用本发明在保持成像范围可得到有效照明的同时，可以简化照明模块结构、提高光能的利用率及缩小产品体积，从而能有效降低产品成本，缩小产品体积。

权利要求

1. 一种照明范围可调节的光学镜头装置，其特征在于，包括在镜筒中依次设置的第一组前固定镜片组、第二组光学调节镜片组、及第三组后固定镜片组；

其中，所述第一组前固定镜片组固定在镜筒前部，包括一光学折射率为正的光学镜片；

所述第二组光学调节镜片组活动设置在镜筒中部，包括一光学折射率为负的光学镜片；所述第三组后固定镜片组固定在镜筒后部，包括一枚光学折射率为正的镜片； 通过所述第三组后固定镜片组改变其后面放置的发光元件的光线出射角度，使由发光元件发射的光束能进入镜筒，然后通过第二组光学调节镜片组投射到第一组前固定镜片组；并通过第二组光学调节镜片组在光轴上的前后移动来调节投射到第一组前固定镜片组上的光束入射角度，然后通过第一组前固定镜片组限制照明光束为镜头出射的口径大小后射出；

在所述镜筒内依次设置：

用于固定第一组前固定镜片组（110）的第一固定装置（111）；

用于固定第二组光学调节镜片组（120）的调节装置（121）；

以及用于固定第三组后固定镜片组（130）的第二固定装置（131）；

其中，通过调节第二组光学调节镜片组，使得照明光学镜头的照明范围变化比在10倍以上，镜头光圈在0.8以上；

所述调节装置（121）包括两端分别固定在所述第一固定装置（111）、第二固定装置（131）上的第一滑杆（122）和第二滑杆（123），与所述第一滑杆(122)滑动连接的用于固定所述第二组光学调节镜片组(120)的滑动块(124),通过调节所述滑动块(124)在所述第一滑杆(122)上滑动，使第二组光学调节镜片组(120)在光轴上前后移动；

当第二组光学调节镜片组靠近第三组后固定镜片组时，可实现大范围的照明；当第二组光学调节镜片组远离第三组后固定镜片组且靠近第一组前固定镜片组时，可实现小范围的照明；所述照明范围为4度~46度。

2.根据权利要求1所述照明范围可调节的光学镜头装置，其特征在于，所述第一固定装置（111）的外壁与所述镜筒（100）的内壁套接连接；第二固定装置（131）的外壁与所述镜筒（100）的内壁套接连接。

3.一种照明范围可调节的光学镜头装置实现方法，其特征在于，包括步骤：

A、在镜筒中依次设置包括光学折射率为正光学镜片的第一组前固定镜片组、包括光学折射率为负光学镜片的第二组光学调节镜片组、及包括光学折射率为正的镜片第三组后固定镜片组；

其中，将所述第一组前固定镜片组固定在镜筒前部，将所述第二组光学调节镜片组活动设置在镜筒中部，以及将所述第三组后固定镜片组固定在镜筒后部； B、通过所述第三组后固定镜片组改变其后面放置的发光元件的光线出射角度，使由发光元件发射的光束能进入镜筒，然后通过第二组光学调节镜片组投射到第一组前固定镜片组；并通过第二组光学调节镜片组在光轴上的前后移动来调节投射到第一组前固定镜片组上的光束入射角度，然后通过第一组前固定镜片组限制照明光束为镜头出射的口径大小后射出；

其中，通过调节第二组光学调节镜片组，使得照明光学镜头的照明范围变化比在10倍以上，镜头光圈在0.8以上；

设置所述第二组光学调节镜片组通过一调节装置安装在镜筒内的第一组前固定镜片组和第三组后固定镜片组之间，以在镜筒内可沿光轴前后运动；

在所述镜筒内依次设置：

用于固定第一组前固定镜片组（110）的第一固定装置（111）；

用于固定第二组光学调节镜片组（120）的所述调节装置（121）；

以及用于固定第三组后固定镜片组（130）的第二固定装置（131）；

所述调节装置（121）包括两端分别固定在所述第一固定装置（111）、第二固定装置（131）上的第一滑杆（122）和第二滑杆（123），与所述第一滑杆(122)滑动连接的用于固定所述第二组光学调节镜片组(120)的滑动块(124),通过调节所述滑动块(124)在所述第一滑杆(122)上滑动，使第二组光学调节镜片组(120)在光轴上前后移动；

当第二组光学调节镜片组靠近第三组后固定镜片组时，可实现大范围的照明；当第二组光学调节镜片组远离第三组后固定镜片组且靠近第一组前固定镜片组时，可实现小范围的照明；所述照明范围为4度~46度。

说明书

一种照明范围可调节的光学镜头装置及其实现方法

技术领域

[0001] 本发明涉及安防业视频监控领域，尤其涉及的是一种照明范围可调节的光学镜头装置及其实现方法。

背景技术

[0002] 在安防视频监控行业，在晚间需有近红外光（如波长为850nm的近红外光）的照明模块才能保证正常工作，即能保证一天之内均能处于正常工作状态。对监控设备而言，这一点是至关重要的。

[0003] 由于单个LED的所发射光束的发散角大，故为满足在夜间能照亮所监控区域的目的，现有技术中普遍采用把多个近红外光的LED布置成矩形或圆形矩阵的方式。

[0004] 由于目前LED的电光功率并不太高，导致大量的电能转换成热能，而由发热太多所导致的设备温度过高又会导致LED的发光效率下降，从而又有更多的电能转换成热能。

[0005] 故为了解决这个恶性循环，又采用了在矩阵LED的背面添加散热板及（或）散热风扇来LED照明模块散热降温。这种做法的不良之外在于，一是对LED的发射光束利用率低，浪费了大量电能；二是由于需额外加散热单元，增加了结构上的复杂性，使的产品体积庞大且成本高昂。

[0006] 因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

[0007] 本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种照明范围可调节的光学镜头装置及其实现方法，提供了一种低成本、小型化且照明范围可以调节的光学镜头。

[0008] 本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

[0009] 一种照明范围可调节的光学镜头装置，其中，包括在镜筒中依次设置的第一组前固定镜片组、第二组光学调节镜片组、及第三组后固定镜片组；

[0010] 其中，所述第一组前固定镜片组固定在镜筒前部，包括一光学折射率为正的光学镜片；所述第二组光学调节镜片组活动设置在镜筒中部，包括一光学折射率为负的光学镜片；所述第三组后固定镜片组固定在镜筒后部，包括一枚光学折射率为正的镜片； [0011] 通过所述第三组后固定镜片组改变其后面放置的发光元件的光线出射角度，使由发光元件发射的光束能进入镜筒，然后通过第二组光学调节镜片组投射到第一组前固定镜片组；并通过第二组光学调节镜片组在光轴上的前后移动来调节投射到第一组前固定镜片组上的光束入射角度，然后通过第一组前固定镜片组限制照明光束为镜头出射的口径大小后射出。

[0012] 所述照明范围可调节的光学镜头装置，其中，在所述镜筒内依次设置：

[0013] 用于固定第一组前固定镜片组110的第一固定装置111；

[0014] 用于固定第二组光学调节镜片组120的调节装置121；

[0015] 以及用于固定第三组后固定镜片组130的第二固定装置131。

[0016] 所述照明范围可调节的光学镜头装置，其中，所述第一固定装置111的外壁与所述镜筒100的内壁套接连接；第二固定装置131的外壁与所述镜筒100的内壁套接连接。

[0017] 所述照明范围可调节的光学镜头装置，其中，所述调节装置121包括两端分别固定在所述第一固定装置111、第二固定装置131上的第一滑杆122和第二滑杆123，与所述第一滑杆122滑动连接的用于固定所述第二组光学调节镜片组120的滑动块124,通过调节所述滑动块124在所述第一滑杆122上滑动，使第二组光学调节镜片组120在光轴上的前后移动。

[0018] 一种照明范围可调节的光学镜头装置实现方法，其中，包括步骤：

[0019] A、在镜筒中依次设置包括光学折射率为正光学镜片的第一组前固定镜片组、包括光学折射率为负光学镜片的第二组光学调节镜片组、及包括光学折射率为正的镜片第三组后固定镜片组；

[0020] 其中，将所述第一组前固定镜片组固定在镜筒前部，将所述第二组光学调节镜片组活动设置在镜筒中部，以及将所述第三组后固定镜片组固定在镜筒后部； [0021] B、通过所述第三组后固定镜片组改变其后面放置的发光元件的光线出射角度，使由发光元件发射的光束能进入镜筒，然后通过第二组光学调节镜片组投射到第一组前固定镜片组；并通过第二组光学调节镜片组在光轴上的前后移动来调节投射到第一组前固定镜片组上的光束入射角度，然后通过第一组前固定镜片组限制照明光束为镜头出射的口径大小后射出。

[0022] 所述照明范围可调节的光学镜头装置，其中，设置所述第二组光学调节镜片组通过一调节装置安装在镜筒内的第一组前固定镜片组和第三组后固定镜片组之间，以在镜筒内可沿光轴前后运动。

[0023] 本发明所提供的照明范围可调节的光学镜头装置及其实现方法，由于采用了包括在镜筒中依次设置的第一组前固定镜片组、第二组光学调节镜片组、及第三组后固定镜片组；其中，所述第一组前固定镜片组固定在镜筒前部，包括一光学折射率为正的光学镜片；所述第二组光学调节镜片组活动设置在镜筒中部，包括一光学折射率为负的光学镜片；所述第三组后固定镜片组固定在镜筒后部，包括一枚光学折射率为正的镜片。第一组为前固定组，其在镜筒内的位置固定不变；第二组为照明范围调节组，其在镜筒内可沿光轴前后运动，从而达到照明范围调节的目的；第三组为后固定组，其在镜筒内的位置固定。

[0024] 其中通过调节第二组光学调节镜片组，可达到照明范围变化比在10倍以上的照明光学镜头。该镜头光圈可达0.8以上，从而达到大的通光效率，从而提高发光元件的光束能量的利用率。

[0025] 本发明的优点在于，在保持成像范围可得到有效照明的同时，可以简化照明模块结构、提高光能的利用率及缩小产品体积。从而能有效降低产品成本，缩小产品体积。

附图说明

[0026] 图1是本发明照明范围可调节的光学镜头装置的较佳实施例结构示意图。

[0027] 图2是本发明照明范围可调节的光学镜头装置的较佳实施例镜片结构示意图。

[0028] 图3是为46度照明时镜头结构示意图。

[0029] 图4是为4度照明时镜头结构示意图。

[0030] 图5是为46度照明时照明范围示意图。

[0031] 图6是为4度照明时照明范围示意图。

具体实施方式

[0032] 为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0033] 请参见图1，图1是本发明照明范围可调节的光学镜头装置的较佳实施例结构示意图。图1中，所述照明范围可调节的光学镜头装置包括在镜筒100中依次设置的第一组前固定镜片组110、第二组光学调节镜片组120、及第三组后固定镜片组130；

[0034] 其中，所述第一组前固定镜片组110可以为一光学折射率为正的光学镜片，固定在镜筒前部，用于限制照明光束为镜头出射的口径大小；

[0035] 所述第二组光学调节镜片组120包括一光学折射率为负的光学镜片，活动设置在镜筒中部，通过第二组光学调节镜片组在光轴上的前后移动来调节投射到第一组前固定镜片组110上的光束入射角度；

[0036] 所述第三组后固定镜片组130包括一枚光学折射率为正的镜片，固定在镜筒后部；用于改变其后面放置的发光元件的光线出射角度，使由发光元件发射的光束能进入镜筒。

[0037] 在所述第三组后固定镜片组130后面设置有发光无件200。本实施例中通过所述第三组后固定镜片组130改变其后面放置的发光元件200发出光的光线出射角度，使由发光元件200发射的光束能进入镜筒100，然后通过第二组光学调节镜片组120投射到第一组前固定镜片组110；并通过第二组光学调节镜片组120在光轴上的前后移动来调节投射到第一组前固定镜片组110上的光束入射角度，然后通过第一组前固定镜片组110限制照明光束为镜头出射的口径大小后射出。

[0038] 较佳地实施例中，可以在所述镜筒100内依次设置：

[0039] 用于固定第一组前固定镜片组110的第一固定装置111；

[0040] 用于固定第二组光学调节镜片组120的调节装置121；

[0041] 以及用于固定第三组后固定镜片组130的第二固定装置131。

[0042] 其中，可以设置所述第一固定装置111的外壁与所述镜筒100的内壁套接连接；第二固定装置131的外壁与所述镜筒100的内壁套接连接。所述调节装置121包括两端分别固定在所述第一固定装置111、第二固定装置131上的第一滑杆122和第二滑杆123，与所述第一滑杆122滑动连接的用于固定所述第二组光学调节镜片组120的滑动块124。通过调节所述滑动块124在所述第一滑杆122上滑动，可以使第二组光学调节镜片组120在光轴上的前后移动，通过第二组光学调节镜片组在光轴上的前后移动来调节投射到第一组前固定镜片组110上的光束入射角度。

[0043] 本实施例的照明范围可调节的光学镜头装置，工作原理示例如图2至图6所示，其中，第一组前固定镜片组110及第三组后固定镜片组130的位置固定，第二组光学调节镜片组120沿光轴做前后运动。 当第二组光学调节镜片组120靠近第三组后固定镜片组130时，可实现大范围的照明，如图4所示；当第二组光学调节镜片组120远离第三组后固定镜片组130且靠近第一组前固定镜片组110时，可实现小范围的照明，如图3所示。第一组由一枚光学折射率为正的光学镜片组成，第二组由一枚光学折射率为负的光学镜片组成，第三组由一枚光学折射率为正的镜片组成。当第二组在镜筒内沿光轴作前后运动时，发光元件200的位置保持不变。

[0044] 下面为本实施例的一较佳实施例的数据。

[0045] 相关符号说明：

[0046] r1、r2、r3……表示透镜表面形状的曲率半径，非球面表面额外加注说明。

[0047] d1、d2、d3……表示各透镜在光轴上的厚度及空气间隔。

[0048] n1、n2、n3……表示透镜材料的折射率（在d光线时）。

[0049] v1、v2、v3……表示透镜材料的阿贝常数（在d光线时）。

[0050] 以上字母之后的数字为从物侧开始各个表面的序号。

[0051] 具体如图2所示，其中，r1为镜片1的第一个面的曲率半径，r2为镜片1的第二个面的曲率半径；其中镜片1为第一组前固定镜片组110的光学折射率为正的光学镜片。

[0052] r3为镜片2的第一个面的曲率半径，r4为镜片2的第二个面的曲率半径，其中镜片2为所述第二组光学调节镜片组120的光学折射率为负的光学镜片。

[0053] r5为镜片3的第一个面的曲率半径，r6为镜片3的第二个面的曲率半径，其中，镜片3为所述第三组后固定镜片组130的光学折射率为正的镜片。

[0054] r7为光阑面的曲率半径，r8为发光元件200的有效发光面。

[0055] d1为镜片1的中心厚度， n1与v1分别为镜片1材料的折射率及阿贝常数；d3为镜片2的中心厚度， n3与v3分别为镜片2材料的折射率及阿贝常数；d5为镜片3的中心厚度， n5与v5分别为镜片3材料的折射率及阿贝常数。d2为镜片1与镜片2之间的中心厚度；d4为镜片2与镜片3之间的中心厚度；d6为镜片3与光阑之间的中心厚度；d7为光阑与发光零件有效发光面之间的中心厚度。

[0056] 本实施例中光学系统的基本规格参数如下：

[0057] 照明范围： 4度 ~ 46度；

[0058] 光圈Fno.： 0.8。

[0059] 表一：

[0060] r1 40.2 d1 10.4 n1 1.56 v1 56[0061] r2 -293 d2 可变（大范围即46度照明时为1.3mm）[0062] （小范围即4度照明时为32.9mm）[0063] r3 202.1 d3 1.7 n3 1.78 v3 25.7[0064] r4 13.6 d4 可变（大范围即46度照明时为32.9mm）[0065] （小范围即4度照明时为1.3mm）[0066] r5 8.05 d5 7.3 n5 1.8 v5 42[0067] r6 58.5 d6 0.28

[0068] r7 光阑 d7 5.84

[0069] r8 发光元件有效发光面。

[0070] 上述表一中：

[0071] d2 可变：大范围即46度照明时d2为1.3这里说的大范围46度就是在第一倍状态下第一枚镜片和第二枚镜片之间的间隔就是1.3mm。小范围即4度照明时d2为32.9mm，这里说的大范围46度就是在第10倍状态下第一枚镜片和第二枚镜片之间的间隔就是32.9mm。

[0072] d4 可变：大范围即46度照明时为32.9 这里说的大范围46度就是在第一倍状态下第三枚镜片和第二枚镜片之间的间隔就是32.9mm。小范围即4度照明时为1.3这里说的大范围46度就是在第10倍状态下第三枚镜片和第二枚镜片之间的间隔就是1.3mm。如图5和图6所示，其中，图5是为46度照明时照明范围示意图。图6是为4度照明时照明范围示意图。

[0073] 由上可见，本发明实施例，可以得到一种大调节范围、对发光元件所发射光束收集能力强且结构简单的光学照明镜头。采用本发明在保持成像范围可得到有效照明的同时，可以简化照明模块结构、提高光能的利用率及缩小产品体积，从而能有效降低产品成本，缩小产品体积。其中通过调节第二组光学调节镜片组，可达到照明范围变化比在10倍以上的照明光学镜头。该镜头光圈可达0.8以上，从而达到大的通光效率，从而提高发光元件的光束能量的利用率。

[0074] 基于上述实施例，本发明实施例还提供了一种照明范围可调节的光学镜头装置实现方法，所述方法主要包括以下步骤：

[0075] 第一步：首先在镜筒中依次设置包括光学折射率为正光学镜片的第一组前固定镜片组、包括光学折射率为负光学镜片的第二组光学调节镜片组、及包括光学折射率为正的镜片第三组后固定镜片组；

[0076] 其中，将所述第一组前固定镜片组固定在镜筒前部，将所述第二组光学调节镜片组活动设置在镜筒中部，以及将所述第三组后固定镜片组固定在镜筒后部； 具体如上所述。

[0077] 第二步、通过所述第三组后固定镜片组改变其后面放置的发光元件的光线出射角度，使由发光元件发射的光束能进入镜筒，然后通过第二组光学调节镜片组投射到第一组前固定镜片组；并通过第二组光学调节镜片组在光轴上的前后移动来调节投射到第一组前固定镜片组上的光束入射角度，然后通过第一组前固定镜片组限制照明光束为镜头出射的口径大小后射出。具体如上所述。

[0078] 所述照明范围可调节的光学镜头装置，其中，设置所述第二组光学调节镜片组通过一调节装置安装在镜筒内的第一组前固定镜片组和第三组后固定镜片组之间，以在镜筒内可沿光轴前后运动。

[0079] 综上所述，本发明所提供的照明范围可调节的光学镜头装置及其实现方法，由于采用了包括在镜筒中依次设置的第一组前固定镜片组、第二组光学调节镜片组、及第三组后固定镜片组；其中，所述第一组前固定镜片组固定在镜筒前部，包括一光学折射率为正的光学镜片；所述第二组光学调节镜片组活动设置在镜筒中部，包括一光学折射率为负的光学镜片；所述第三组后固定镜片组固定在镜筒后部，包括一枚光学折射率为正的镜片。第一组为前固定组，其在镜筒内的位置固定不变；第二组为照明范围调节组，其在镜筒内可沿光轴前后运动，从而达到照明范围调节的目的；第三组为后固定组，其在镜筒内的位置固定。

[0080] 其中通过调节第二组光学调节镜片组，可达到照明范围变化比在10倍以上的照明光学镜头。该镜头光圈可达0.8以上，从而达到大的通光效率，从而提高发光元件的光束能量的利用率。

[0081] 本发明的优点在于，在保持成像范围可得到有效照明的同时，可以简化照明模块结构、提高光能的利用率及缩小产品体积。从而能有效降低产品成本，缩小产品体积。

[0082] 应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。