超低照度微光變焦鏡頭及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光電視頻技術的光學攝像裝置，特別是一種超低照度微光變焦鏡頭及其控制方法。
【背景技術】
[0002]現有的常規(guī)監(jiān)測的攝像鏡頭通光口徑較小，響應光譜較窄，在雨、雪、薄霧等特殊天候條件下，入射光線透過能力下降，特別是在低照度微光環(huán)境下，微弱的光線通過鏡頭到達探測器的能量不足，縮短了監(jiān)測距離，導致視頻圖像暗淡、對比度、清晰度下降，圖像畫面模糊不清，嚴重影響系統(tǒng)的監(jiān)測能力。
【發(fā)明內容】
[0003]為了克服現有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種在420nm?950nm光譜范圍內具有高解像力，相對孔徑1:1的超低照度微光變焦鏡頭，不僅能在雨、雪、薄霧等特殊天候條件下為攝像機提供光電信號，而且在超低照度的微光環(huán)境下，依然可以產生高解像力的視頻圖像，有效地提高了監(jiān)測能力的超低照度微光變焦鏡頭及其控制方法。
[0004]本發(fā)明的技術方案是一種超低照度微光變焦鏡頭，所述鏡頭的光學系統(tǒng)沿光線入射方向依次設有光焦度為正的前固定組A、光焦度為負的變倍組B、自動光圈、光焦度為正的后固定組C、光焦度為正的補償組D、濾色片轉換組件E ;所述鏡頭的機械結構包括設置在主鏡筒上沿光線入射方向依次設置的前組調焦組件、變倍補償變焦組件。
[0005]進一步的，所述前固定組A依次設有由負月牙透鏡A-1與雙凸透鏡A-2密接的第一膠合組和正月牙透鏡A-3，所述變倍組B依次設有雙凹透鏡B-1、由雙凹透鏡B-2與雙凸透鏡B-3密接的第二膠合組，所述后固定組C依次設有雙凸透鏡C-1、負月牙透鏡C-2，所述補償組D依此設有雙凸透鏡D-1、由負月牙透鏡D-2與雙凸透鏡D-3密接的第三膠合組和正月牙透鏡D-4。
[0006]進一步的，所述前固定組A和變倍組B之間的空氣間隔是6.0?31.5mm ;所述變倍組B和后固定組C之間的空氣間隔是28.8?3.3_ ;所述后固定組C和補償組D之間的空氣間隔是7.6?8.5_。
[0007]進一步的，所述前固定組A中，第一膠合組和正月牙透鏡A-3的空氣間隔是0.1mm，所述變倍組B中，雙凹透鏡B-1和第二膠合組的空氣間隔是4.8mm,所述后固定組C中，雙凸透鏡C-1和負月牙透鏡C-2的空氣間隔是6.1mm，所述補償組D中，雙凸透鏡D-1和第三膠合組的空氣間隔是0.1mm，第三膠合組和正月牙透鏡D-4的空氣間隔是0.1mm。
[0008]進一步的，所述前組調焦組件包括設置在主鏡筒內的安裝有前固定組A的前組組件，所述前組組件與主鏡筒之間設置有調焦筒，所述主鏡筒外套設有調焦環(huán)，主鏡筒外設置有通過齒輪與調焦環(huán)嚙合傳動的調焦電機組件，所述調焦環(huán)與主鏡筒之間設有鋼球，并依靠調焦環(huán)前側的調焦環(huán)壓圈進行固定，所述調焦環(huán)中間有二個均布的凸輪槽，所述主鏡筒上設置有二個均布的直槽，所述凸輪槽通過調焦導釘經直槽與調焦筒連接，所述前組組件通過螺紋與調焦筒相連接。
[0009]進一步的，所述變倍補償變焦組件包括主鏡筒內的安裝有變倍組B的變倍組件、安裝有后固定組C的固定組件和安裝有補償組D的補償組件，所述固定組件通過緊定螺釘使固定組件后端面緊靠在主鏡筒內壁上，并用若干個沉頭螺釘使固定組件與主鏡筒固聯在一起，所述固定組件下側連接有光驅組件，所述變倍組件與主鏡筒之間設置有變倍座，所述補償組件與主鏡筒之間設置有補償座，所述變倍組件通過螺紋與變倍座相連接，所述補償組件通過螺紋與補償座相連接，所述主鏡筒外套設有變倍凸輪，主鏡筒外設置有通過齒輪與變倍凸輪嚙合傳動的變焦電機組件，所述變倍凸輪設置有三個均布的變倍曲線槽和補償曲線槽，所述主鏡筒上設置有二組三個均布的變倍直槽和補償直槽，所述變倍曲線槽通過變倍導釘經變倍直槽與變倍座相連接，所述補償曲線槽通過補償導釘經補償直槽與補償座相連接。
[0010]進一步的，所述濾色片轉換組件E設置在主鏡筒末端，所述濾色片轉換組件E包括濾光片套筒，所述濾光片套筒內設置有安裝有若干濾光片的轉盤，所述濾光片通過壓片固定在轉盤上，所述轉盤套設在立柱上并可相對立柱轉動，所述濾光片套筒上設置有與轉盤通過齒輪嚙合傳動的換片電機組件，所述濾光片套筒上設置有若干與濾光片相配合的霍爾元件組件，所述轉盤上設置有與霍爾元件組件相配合的磁鋼。
[0011]進一步的，所述轉盤上設置有濾光片A、濾光片B和濾光片C，濾光片A為彩色0.4um-0.7um濾光片，濾光片B為黑白0.6um_0.9um濾光片，濾光片C為透霧0.75um_l.0um濾光片，所述轉盤上設置有分別與濾光片A、濾光片B和濾光片C對應的霍爾元件組件A、霍爾元件組件B和霍爾元件組件C。
[0012]一種超低照度微光變焦鏡頭的控制方法:當調焦電機組件通電時，調焦電機組件上的齒輪通過嚙合帶動調焦環(huán)作正反轉運動，調焦環(huán)通過二個均布的調焦導釘經主鏡筒上的直槽改變運動方向，并在二個均布導釘的作用下帶動調焦筒作正反向的直線運動，從而帶動鏡頭的前組組件作正反向的直線運動，實現系統(tǒng)調焦的目的；當變焦電機組件通電時，變焦電機組件上的齒輪通過嚙合帶動變倍凸輪齒輪嚙合轉動，變倍使凸輪同步旋轉，通過變倍曲線槽、補償曲線槽及變倍導釘、補償導釘，主鏡筒上二組三個均布的變倍直槽、補償直槽直槽使變倍座、補償座從旋轉運動改變?yōu)橹本€運動，實現變倍座、補償座按變倍運動方程要求作前后直線運動，，實現系統(tǒng)調焦的目的；當換片電機組件通電時，換片電機組件上的齒輪通過嚙合帶動轉盤轉動，從而實新濾光片的轉換。
[0013]與現有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果:具有電動連續(xù)變焦、電動調焦、自動光圈、濾色片轉換功能，具有從420nm到950nm的寬光譜范圍高解像力和1:1的大相對孔徑，不僅能在雨、雪、薄霧等特殊天候條件下為攝像機提供光電信號，而且在超低照度的微光環(huán)境下，依然可以產生高解像力的視頻圖像，有效地提高了監(jiān)測能力。
[0014]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的闡述。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明實施例的光學系統(tǒng)圖；
圖2為本發(fā)明實施例的機械結構圖；
圖3為本發(fā)明前組調焦組件的結構示意圖； 圖4為本發(fā)明變倍補償變焦組件的結構示意圖；
圖5為本發(fā)明濾色片轉換組件E的結構示意圖；
圖6為圖5的A-A剖視圖。
[0016]圖中:
A-1-負月牙透鏡A-1 ;A_2_雙凸透鏡A_2 ;A_3_正月牙透鏡A_3 ;B_1_雙凹透鏡B-1、B-2-雙凹透鏡B-2 ；B-3-雙凸透鏡B-3 ;C_1_雙凸透鏡C_1 ;C_2_負月牙透鏡C_2 ;D_1_雙凸透鏡D-l、D-2-負月牙透鏡D-2 ;D-3-雙凸透鏡D-3 ;D_4_正月牙透鏡D_4 ;E_濾色片轉換組件E，El-濾光片套筒；E2-轉盤；E3-立柱；E4-換片電機組件；E5_濾光片壓圈；E6_立柱壓圈；E7-濾光片A; E8-濾光片B; E9-濾光片C; ElO-霍爾元件組件A; El 1-霍爾元件組件B;E12-霍爾元件組件C;E13磁鋼-;F-自動光圈；H_像面；1-前組組件；2_緊定螺釘；3-調焦環(huán)壓圈；4_調焦筒；5_調焦電機組件；6_主鏡筒；7_調焦環(huán)；8_調焦導釘；9-鋼球；10變倍組組件；11_光軸；12_變倍座；13-變倍導釘；14_變焦電機組件；15_變倍凸輪；16-螺釘；17_光驅組件；18_固定組組件；19緊定螺釘；20_沉頭螺釘；21_補償座；22_補償導釘；23_補償組件；24_變倍凸輪鎖緊圈；25_緊定螺釘。
【具體實施方式】
[0017]如圖1~6所示，一種超低照度微光變焦鏡頭，所述鏡頭的光學系統(tǒng)沿光線入射方向依次設有光焦度為正的前固定組A、光焦度為負的變倍組B、自動光圈F、光焦度為正的后固定組C、光焦度為正的補償組D、濾色片轉換組件E ;所述鏡頭的機械結構包括設置在主鏡筒上沿光線入射方向依次設置的前組調焦組件、變倍補償變焦組件。
[0018]在本實施例中，所述前固定組A依次設有由負月牙透鏡A-1與雙凸透鏡A-2密接的第一膠合組和正月牙透鏡A-3，所述變倍組B依次設有雙凹透鏡B-1、由雙凹透鏡B-2與雙凸透鏡B-3密接的第二膠合組，所述后固定組C依次設有雙凸透鏡C-1、負月牙透鏡C-2，所述補償組D依此設有雙凸透鏡D-1、由負月牙透鏡D-2與雙凸透鏡D-3密接的第三膠合組和正月牙透鏡D-4。
[0019]在本實施例中，所述前固定組A和變倍組B之間的空氣間隔是6.0?31.5mm ;所述變倍組B和后固定組C之間的空氣間隔是28.8?3.3_ ;所述后固定組C和補償組D之間的空氣間隔是7.6?8.5mm。
[0020]在本實施例中，所述前固定組A中，第一膠合組和正月牙透鏡A-3的空氣間隔是0.1_，所述變倍組B中，雙凹透鏡B-1和第二膠合組的空氣間隔是4.8_，所述后固定組C中，雙凸透鏡C-1和負月牙透鏡C-2的空氣間隔是6.1mm，所述補償組D中，雙凸透鏡D-1和第三膠合組的空氣間隔是0.1mm，第三膠合組和正月牙透鏡D-4的空氣間隔是0.1mm。
[0021]在本實施例中，所述前組調焦組件包括設置在主鏡筒6內的安裝有前固定組A的前組組件1，所述前組組件I與主鏡筒6之間設置有調焦筒4，所述主鏡筒6外套設有調焦環(huán)7，主鏡筒6外設置有通過齒輪與調焦環(huán)7嚙合傳動的調焦電機組件5，所述調焦環(huán)7與主鏡筒6之間設有鋼球9，并依靠調焦環(huán)7前側的調焦環(huán)壓圈3進行固定，所述調焦環(huán)7中間有二個均布的凸輪槽，所述主鏡筒6上設置有二個均布的直槽，所述凸輪槽通過調焦導釘8經直槽與調焦筒4連接，所述前組組件I通過螺紋與調焦筒4相連接。
[0022]在本實施例中，調焦電機組件5齒輪嚙合圓為Φ12的齒輪，調焦電機減速箱輸出轉速為20轉/分，調焦環(huán)7的嚙合圓為?70mm。，調焦環(huán)凸輪槽旋轉廐角為130°導程為2_。根據光學要求，調焦導程應大于2_。
[0023]在本實施例中，所述變倍補償變焦組件包括主鏡筒6內的安裝有變倍組B的變倍組件10、安裝有后固定組C的固定組件18和安裝有補償組D的補償組件23，所述固定組件18通過緊定螺釘19使固定組件18后端面緊靠在主鏡筒6內壁上，并用若干個沉頭螺釘20使固定組件18與主鏡筒6固聯在一起，所述固定組件18下側連接有光驅組件17，所述變倍組件10與主鏡筒6之間設置有變倍座12，所述補償組件23與主鏡筒6之間設置有補償座21，變倍座12、補償座21通過研磨配合方式分別安裝在主鏡筒6的內孔的前后端，所述變倍組件10通過螺紋與變倍座12相連接，所述補