本發(fā)明涉及一種小型化高分辨率透霧變焦鏡頭。

背景技術(shù)：

在雨、雪、薄霧等特殊天候條件下，入射光線中的可將光波段透過能力下降，導(dǎo)致視頻圖像暗淡、對(duì)比度、清晰度降低，容易導(dǎo)致畫面細(xì)節(jié)丟失，圖像模糊，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)能力。在特殊天候條件下具有良好的圖像質(zhì)量，需要增加通過鏡頭到達(dá)成像面的光線，通常增大鏡頭光圈實(shí)現(xiàn)增加進(jìn)光量，但大光圈鏡頭分辨率低、體積大、成本高，因而具有局限性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種小型化高分辨率透霧變焦鏡頭，不僅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，而且高效便捷。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種小型化高分辨率透霧變焦鏡頭，包括沿光線入射方向依次設(shè)置的光焦度為正的前固定組a、光焦度為負(fù)的變倍組b、自動(dòng)光圈、光焦度為正的后固定組c、光焦度為正的補(bǔ)償組d以及濾色片轉(zhuǎn)換組件e；所述前固定組a包含沿光線入射方向依次設(shè)置的負(fù)月牙透鏡a-1、雙凸透鏡a-2、正月牙透鏡a-3以及正月牙透鏡a-4；所述變倍組b包含沿光線入射方向依次設(shè)置的負(fù)月牙透鏡b-1、雙凹透鏡b-2以及正月牙透鏡b-3；所述后固定組c包含沿光線入射方向依次設(shè)置的正月牙透鏡c-1、雙凸透鏡c-2以及負(fù)月牙透鏡c-3；所述補(bǔ)償組d包含沿光線入射方向依次設(shè)置的正月牙透鏡d-1、雙凸透鏡d-2以及負(fù)月牙透鏡d-3。

優(yōu)選的，所述負(fù)月牙透鏡a-1與雙凸透鏡a-2密接為第一膠合組，所述雙凹透鏡b-2與正月牙透鏡b-3密接為第二膠合組，所述雙凸透鏡d-2與負(fù)月牙透鏡d-3密接為第三膠合組。

優(yōu)選的，所述的第一膠合組與正月牙透鏡a-3的空氣間隔為0.1mm，所述正月牙透鏡a-3與正月牙透鏡a-4的空氣間隔為0.1mm；所述負(fù)月牙透鏡b-1與第二膠合組的空氣間隔為4.9mm；所述正月牙透鏡c-1與雙凸透鏡c-2的空氣間隔為0.3mm，所述雙凸透鏡c-2與負(fù)月牙透鏡c-3的空氣間隔為0.35mm；所述正月牙透鏡d-1與第三膠合組的空氣間隔為0.1mm。

優(yōu)選的，所述前固定組a與變倍組b之間的空氣間隔為0.72mm～24.1mm，所述變倍組b與后固定組c之間的空氣間隔為27.38mm～4.0mm，所述后固定組c與補(bǔ)償組d之間的空氣間隔為9.1mm～3.5mm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明不僅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、合理、緊湊，零部件少、加工成本低，在450nm～900nm光譜范圍內(nèi)具有高解像力，實(shí)現(xiàn)在雨天、雪天、薄霧等特殊天候，依然具有足夠的能量通過鏡頭成像，輸出高質(zhì)量的圖像，有效提高了監(jiān)測(cè)能力。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的大視場(chǎng)mtf曲線圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的小視場(chǎng)mtf曲線圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的整體構(gòu)造示意圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例調(diào)焦組件的構(gòu)造示意圖。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例變焦組件的構(gòu)造示意圖。

圖7為本發(fā)明實(shí)施例可變光欄組件的構(gòu)造示意圖。

圖8為本發(fā)明實(shí)施例濾色片切換組件的構(gòu)造示意圖。

圖9為本發(fā)明實(shí)施例濾色片切換組件的構(gòu)造示意圖。

圖中：

a-前固定組a，a-1-負(fù)月牙透鏡a-1，a-2-雙凸透鏡a-2，a-3-正月牙透鏡a-3，a-4-正月牙透鏡a-4；

b-變倍組b，b-1-負(fù)月牙透鏡b-1，b-2-雙凹透鏡b-2，b-3-正月牙透鏡b-3；

c-后固定組c，c-1-正月牙透鏡c-1，c-2-雙凸透鏡c-2，c-3-負(fù)月牙透鏡c-3；

d-補(bǔ)償組d，d-1-正月牙透鏡d-1，d-2-雙凸透鏡d-2，d-3-負(fù)月牙透鏡d-3；

1-調(diào)焦組件，101-前組鏡筒，102-調(diào)焦主鏡筒，103-調(diào)焦凸輪，104-調(diào)焦導(dǎo)釘，105-調(diào)焦電機(jī)，106-調(diào)焦電機(jī)齒輪；

2-變焦組件，201-變倍滑架，202-變倍鏡筒，203-補(bǔ)償滑架，204-補(bǔ)償鏡筒，205-變焦凸輪，206-鋼珠，207-變焦電機(jī)，208-變焦電機(jī)齒輪，209-變焦電位器齒輪；

3-可變光欄組件，301-光欄電機(jī)，302-光欄電機(jī)齒輪，303-光欄片，304-鉚釘，305-光欄動(dòng)環(huán)，306-光欄定環(huán)，307-光欄導(dǎo)釘，308-光欄大齒輪，309-連接座；

4-濾色片切換組件，401-濾色片切換電機(jī)，402-濾色片切換電機(jī)齒輪，403-濾色片盤，404-霍爾元件，405-濾色片鎖緊釘，406-濾色片，407-濾色片壓圈。

具體實(shí)施方式

為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。

如圖1~9所示，一種小型化高分辨率透霧變焦鏡頭，包括沿光線入射方向依次設(shè)置的光焦度為正的前固定組a、光焦度為負(fù)的變倍組b、自動(dòng)光圈、光焦度為正的后固定組c、光焦度為正的補(bǔ)償組d以及濾色片轉(zhuǎn)換組件e；所述前固定組a包含沿光線入射方向依次設(shè)置的負(fù)月牙透鏡a-1、雙凸透鏡a-2、正月牙透鏡a-3以及正月牙透鏡a-4；所述變倍組b包含沿光線入射方向依次設(shè)置的負(fù)月牙透鏡b-1、雙凹透鏡b-2以及正月牙透鏡b-3；所述后固定組c包含沿光線入射方向依次設(shè)置的正月牙透鏡c-1、雙凸透鏡c-2以及負(fù)月牙透鏡c-3；所述補(bǔ)償組d包含沿光線入射方向依次設(shè)置的正月牙透鏡d-1、雙凸透鏡d-2以及負(fù)月牙透鏡d-3。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述負(fù)月牙透鏡a-1與雙凸透鏡a-2密接為第一膠合組，所述雙凹透鏡b-2與正月牙透鏡b-3密接為第二膠合組，所述雙凸透鏡d-2與負(fù)月牙透鏡d-3密接為第三膠合組。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述的第一膠合組與正月牙透鏡a-3的空氣間隔為0.1mm，所述正月牙透鏡a-3與正月牙透鏡a-4的空氣間隔為0.1mm；所述負(fù)月牙透鏡b-1與第二膠合組的空氣間隔為4.9mm；所述正月牙透鏡c-1與雙凸透鏡c-2的空氣間隔為0.3mm，所述雙凸透鏡c-2與負(fù)月牙透鏡c-3的空氣間隔為0.35mm；所述正月牙透鏡d-1與第三膠合組的空氣間隔為0.1mm。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述前固定組a與變倍組b之間的空氣間隔為0.72mm～24.1mm，所述變倍組b與后固定組c之間的空氣間隔為27.38mm～4.0mm，所述后固定組c與補(bǔ)償組d之間的空氣間隔為9.1mm～3.5mm。

在本發(fā)明實(shí)施例中，上述各個(gè)鏡片需滿足表1所示的參數(shù)要求。

在本發(fā)明實(shí)施例中，由上述鏡片組構(gòu)成的光學(xué)結(jié)構(gòu)達(dá)到了以下光學(xué)指標(biāo)：

（1）視場(chǎng)角2ω：8.4°～48°；

（2）適應(yīng)光譜范圍：450nm～900nm；

（3）光學(xué)長(zhǎng)度：σl＜100mm；

（4）相對(duì)孔徑：1/3.2；

（5）工作溫度：-40℃～65℃。

在本發(fā)明實(shí)施例中，還包括沿光線入射方向依次設(shè)置的調(diào)焦組件1、變焦組件2、可變光欄組件3以及濾色片切換組件4；所述前固定透鏡組a設(shè)置在調(diào)焦組件1內(nèi)，所述變倍透鏡組b設(shè)置在變倍鏡筒202內(nèi)，所述補(bǔ)償透鏡組c設(shè)置在補(bǔ)償鏡筒204內(nèi)，所述后固定透鏡組e和濾色鏡片均設(shè)置在濾色片切換組件4內(nèi)，所述可變光欄組件3內(nèi)置可變光欄。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述調(diào)焦組件1包含前組鏡筒101，所述前組鏡筒101外套設(shè)有調(diào)焦主鏡筒102，所述調(diào)焦主鏡筒102外套設(shè)有調(diào)焦凸輪103，所述前組鏡筒101上設(shè)置有調(diào)焦導(dǎo)釘104，所述調(diào)焦主鏡筒102上設(shè)置有兩個(gè)180o均布的線性直槽，所述調(diào)焦凸輪103上設(shè)置有兩條180o均布的線性斜槽，所述調(diào)焦導(dǎo)釘104的一端與前組鏡筒101固定連接，所述調(diào)焦導(dǎo)釘104的另一端穿過線性直槽與線性斜槽滑動(dòng)配合，調(diào)焦電機(jī)105的調(diào)焦電機(jī)齒輪106與調(diào)焦凸輪103上的齒輪相嚙合，當(dāng)調(diào)焦電機(jī)105通電轉(zhuǎn)動(dòng)，通過齒輪帶動(dòng)調(diào)焦凸輪103旋轉(zhuǎn)，通過調(diào)焦主鏡筒102上的線性直槽限制，所述前組鏡筒101的旋轉(zhuǎn)被限制從而只做線性直槽內(nèi)的直線運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)近目標(biāo)的聚焦功能，通過微動(dòng)開關(guān)與調(diào)焦擋釘?shù)墓餐饔脤?duì)調(diào)焦凸輪103和調(diào)焦電機(jī)105起到限位和保護(hù)作用。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述變焦組件2包含變倍組件與補(bǔ)償組件，所述變倍組件包含通過螺紋連接安裝在變倍滑架201上的變倍鏡筒202，所述補(bǔ)償組件包含通過螺紋連接安裝在補(bǔ)償滑架203上的補(bǔ)償鏡筒204；所述變倍滑架201與補(bǔ)償滑架203通過與導(dǎo)桿研磨配合設(shè)置在調(diào)焦主鏡筒102內(nèi)，變焦凸輪205通過鋼珠206置于調(diào)焦主鏡筒102外組成滾動(dòng)軸承，并由壓圈鎖緊；所述變焦凸輪205按光學(xué)變焦運(yùn)動(dòng)方程的要求加工變焦曲線槽，所述調(diào)焦主鏡筒102上開設(shè)有變倍直槽與補(bǔ)償直槽，所述變倍滑架201上設(shè)置有變倍導(dǎo)釘，所述變倍導(dǎo)釘?shù)囊欢伺c變倍滑架201固定連接，所述變倍導(dǎo)釘?shù)牧硪欢舜┻^變倍直槽與變焦曲線槽滑動(dòng)配合，所述補(bǔ)償滑架203上設(shè)置有補(bǔ)償導(dǎo)釘，所述補(bǔ)償導(dǎo)釘?shù)囊欢伺c補(bǔ)償滑架203固定連接，所述補(bǔ)償導(dǎo)釘?shù)牧硪欢舜┻^補(bǔ)償直槽與變焦曲線槽滑動(dòng)配合；變焦電機(jī)207的變焦電機(jī)齒輪208與變焦凸輪205上的齒輪相嚙合，當(dāng)變焦電機(jī)207的轉(zhuǎn)子做正負(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是，帶動(dòng)變焦凸輪205做相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過變焦曲線槽、變倍導(dǎo)釘、補(bǔ)償導(dǎo)釘帶動(dòng)變倍滑架201、補(bǔ)償滑架203按變焦曲線槽的方式運(yùn)動(dòng)，調(diào)焦主鏡筒102上的變倍直槽與補(bǔ)償直槽起到限制變倍導(dǎo)釘、補(bǔ)償導(dǎo)釘?shù)淖饔茫⑹棺儽痘?01、補(bǔ)償滑架203的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)；嚴(yán)格控制變倍導(dǎo)釘和補(bǔ)償導(dǎo)釘與變焦曲線槽、變倍直槽以及補(bǔ)償直槽之間的配合間隙，保證變倍組件與補(bǔ)償組件滑動(dòng)平穩(wěn)、無卡帶；這樣通過變焦電機(jī)207的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)變倍組件與補(bǔ)償組件按變焦運(yùn)動(dòng)方程要求做來回的直線運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)焦距的連續(xù)變化功能；當(dāng)系統(tǒng)的焦距發(fā)生變化時(shí)，變焦電位器齒輪209與變焦凸輪205上的齒輪相嚙合，同步的與變焦凸輪205發(fā)生相對(duì)的旋轉(zhuǎn)，變焦電位器的阻值發(fā)生變化，通過適當(dāng)?shù)娜与娐房梢郧蟪鲎兘闺娢黄鞯淖兓?，并傳給控制中心，從而實(shí)現(xiàn)變焦值的顯示；反之，通過控制中心給出相應(yīng)阻值命令，可實(shí)現(xiàn)焦距的實(shí)時(shí)控制；微動(dòng)開關(guān)通過變焦擋釘配合工作，起到對(duì)變焦過程中系統(tǒng)的限位和保護(hù)作用。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述可變光欄組件3包括光欄電機(jī)301與用于控制光欄開口大小位置的微動(dòng)開關(guān)，所述光欄電機(jī)301上裝有光欄電機(jī)齒輪302，光欄片303通過鉚釘304連接設(shè)置在光欄動(dòng)環(huán)305與光欄定環(huán)306上，所述光欄動(dòng)環(huán)305與光欄片303由光欄壓圈鎖緊在光欄定環(huán)306上，通過與光欄動(dòng)環(huán)305上的光欄導(dǎo)釘307連接光欄大齒輪308與安裝在連接座309上的光欄電機(jī)齒輪302嚙合后帶動(dòng)光欄動(dòng)環(huán)305轉(zhuǎn)動(dòng)，所述光欄動(dòng)環(huán)305帶動(dòng)光欄片303轉(zhuǎn)動(dòng)從而控制光圈開口大小的變化，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)控制光圈大小的變化；光欄擋釘安裝在連接座309上隨光欄動(dòng)環(huán)座旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，微動(dòng)開關(guān)通過光欄擋釘配合工作，起到對(duì)變焦過程中系統(tǒng)的限位和保護(hù)作用。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述濾色片切換組件4包括濾色片切換電機(jī)401、濾色片切換電機(jī)401齒輪402、濾色片盤403及霍爾元件404，所述濾色片盤403通過濾色片鎖緊釘405安裝在連接座309上，所述濾色片406分別按圖示位置安裝在濾色片盤403內(nèi)，并通過濾色片壓圈407鎖緊，所述濾色片切換電機(jī)齒輪402與濾色片盤403上的齒輪嚙合，當(dāng)濾色片切換電機(jī)401通電后，帶動(dòng)濾色片盤403轉(zhuǎn)動(dòng)，通過安裝在連接座309上的霍爾元件404起到限位作用，從而實(shí)現(xiàn)濾色片406與濾色片406之間的來回切換，最終達(dá)到透霧要求。

在本發(fā)明實(shí)施例中，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，零部件少、加工成本低，采用超低色散光學(xué)材料，有效校正了系統(tǒng)的二級(jí)光譜等像差，使鏡頭在450nm～900nm寬光譜范圍內(nèi)清晰成像，在雨、雪、薄霧等特殊天候條件下，有效利用近紅外波段波長(zhǎng)較長(zhǎng)能繞射過細(xì)小顆粒物的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)較強(qiáng)的透霧功能；相較于常規(guī)鏡頭，增大了探測(cè)距離；配合紅外燈補(bǔ)光，在夜間低照度環(huán)境條件下能清晰成像，增加了監(jiān)測(cè)能力；可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)連續(xù)變焦、電動(dòng)調(diào)焦、自動(dòng)光圈、焦距反饋、濾色片406切換等功能。

本發(fā)明不局限于上述最佳實(shí)施方式，任何人在本發(fā)明的啟示下都可以得出其他各種形式的小型化高分辨率透霧變焦鏡頭。凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。