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：

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，導致視頻圖像暗淡、對比度、清晰度降低，容易導致畫面細節(jié)丟失，圖像模糊，嚴重影響系統(tǒng)的監(jiān)測能力。在特殊天候條件下具有良好的圖像質量，需要增加通過鏡頭到達成像面的光線，通常增大鏡頭光圈實現增加進光量，但大光圈鏡頭分辨率低、體積大、成本高，因而具有局限性。

技術實現要素：

鑒于現有技術的不足，本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種小型化高分辨率透霧變焦鏡頭，不僅結構設計合理，而且高效便捷。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案是：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置的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以及濾色片轉換組件e；所述前固定組a包含沿光線入射方向依次設置的負月牙透鏡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置的負月牙透鏡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置的正月牙透鏡c-1、雙凸透鏡c-2以及負月牙透鏡c-3；所述補償組d包含沿光線入射方向依次設置的正月牙透鏡d-1、雙凸透鏡d-2以及負月牙透鏡d-3。

優(yōu)選的，所述負月牙透鏡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與補償組d之間的空氣間隔為9.1mm～3.5mm。

與現有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明不僅結構設計簡單、合理、緊湊，零部件少、加工成本低，在450nm～900nm光譜范圍內具有高解像力，實現在雨天、雪天、薄霧等特殊天候，依然具有足夠的能量通過鏡頭成像，輸出高質量的圖像，有效提高了監(jiān)測能力。

下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步詳細的說明。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的光學示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例的大視場mtf曲線圖。

圖3為本發(fā)明實施例的小視場mtf曲線圖。

圖4為本發(fā)明實施例的整體構造示意圖。

圖5為本發(fā)明實施例調焦組件的構造示意圖。

圖6為本發(fā)明實施例變焦組件的構造示意圖。

圖7為本發(fā)明實施例可變光欄組件的構造示意圖。

圖8為本發(fā)明實施例濾色片切換組件的構造示意圖。

圖9為本發(fā)明實施例濾色片切換組件的構造示意圖。

圖中：

a-前固定組a，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，a-4-正月牙透鏡a-4；

b-變倍組b，b-1-負月牙透鏡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-負月牙透鏡c-3；

d-補償組d，d-1-正月牙透鏡d-1，d-2-雙凸透鏡d-2，d-3-負月牙透鏡d-3；

1-調焦組件，101-前組鏡筒，102-調焦主鏡筒，103-調焦凸輪，104-調焦導釘，105-調焦電機，106-調焦電機齒輪；

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

3-可變光欄組件，301-光欄電機，302-光欄電機齒輪，303-光欄片，304-鉚釘，305-光欄動環(huán)，306-光欄定環(huán)，307-光欄導釘，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，402-濾色片切換電機齒輪，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。

具體實施方式

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

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置的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以及濾色片轉換組件e；所述前固定組a包含沿光線入射方向依次設置的負月牙透鏡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置的負月牙透鏡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置的正月牙透鏡c-1、雙凸透鏡c-2以及負月牙透鏡c-3；所述補償組d包含沿光線入射方向依次設置的正月牙透鏡d-1、雙凸透鏡d-2以及負月牙透鏡d-3。

在本發(fā)明實施例中，所述負月牙透鏡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與負月牙透鏡d-3密接為第三膠合組。

在本發(fā)明實施例中，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與補償組d之間的空氣間隔為9.1mm～3.5mm。

在本發(fā)明實施例中，上述各個鏡片需滿足表1所示的參數要求。

在本發(fā)明實施例中，由上述鏡片組構成的光學結構達到了以下光學指標：

（1）視場角2ω：8.4°～48°；

（2）適應光譜范圍：450nm～900nm；

（3）光學長度：σl＜100mm；

（4）相對孔徑：1/3.2；

（5）工作溫度：-40℃～65℃。

在本發(fā)明實施例中，還包括沿光線入射方向依次設置的調焦組件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設置在調焦組件1內，所述變倍透鏡組b設置在變倍鏡筒202內，所述補償透鏡組c設置在補償鏡筒204內，所述后固定透鏡組e和濾色鏡片均設置在濾色片切換組件4內，所述可變光欄組件3內置可變光欄。

在本發(fā)明實施例中，所述調焦組件1包含前組鏡筒101，所述前組鏡筒101外套設有調焦主鏡筒102，所述調焦主鏡筒102外套設有調焦凸輪103，所述前組鏡筒101上設置有調焦導釘104，所述調焦主鏡筒102上設置有兩個180o均布的線性直槽，所述調焦凸輪103上設置有兩條180o均布的線性斜槽，所述調焦導釘104的一端與前組鏡筒101固定連接，所述調焦導釘104的另一端穿過線性直槽與線性斜槽滑動配合，調焦電機105的調焦電機齒輪106與調焦凸輪103上的齒輪相嚙合，當調焦電機105通電轉動，通過齒輪帶動調焦凸輪103旋轉，通過調焦主鏡筒102上的線性直槽限制，所述前組鏡筒101的旋轉被限制從而只做線性直槽內的直線運動，從而實現對遠近目標的聚焦功能，通過微動開關與調焦擋釘的共同作用對調焦凸輪103和調焦電機105起到限位和保護作用。

在本發(fā)明實施例中，所述變焦組件2包含變倍組件與補償組件，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，所述補償組件包含通過螺紋連接安裝在補償滑架203上的補償鏡筒204；所述變倍滑架201與補償滑架203通過與導桿研磨配合設置在調焦主鏡筒102內，變焦凸輪205通過鋼珠206置于調焦主鏡筒102外組成滾動軸承，并由壓圈鎖緊；所述變焦凸輪205按光學變焦運動方程的要求加工變焦曲線槽，所述調焦主鏡筒102上開設有變倍直槽與補償直槽，所述變倍滑架201上設置有變倍導釘，所述變倍導釘的一端與變倍滑架201固定連接，所述變倍導釘的另一端穿過變倍直槽與變焦曲線槽滑動配合，所述補償滑架203上設置有補償導釘，所述補償導釘的一端與補償滑架203固定連接，所述補償導釘的另一端穿過補償直槽與變焦曲線槽滑動配合；變焦電機207的變焦電機齒輪208與變焦凸輪205上的齒輪相嚙合，當變焦電機207的轉子做正負旋轉運動是，帶動變焦凸輪205做相應的轉動，通過變焦曲線槽、變倍導釘、補償導釘帶動變倍滑架201、補償滑架203按變焦曲線槽的方式運動，調焦主鏡筒102上的變倍直槽與補償直槽起到限制變倍導釘、補償導釘的作用，并使變倍滑架201、補償滑架203的旋轉運動變?yōu)橹本€運動；嚴格控制變倍導釘和補償導釘與變焦曲線槽、變倍直槽以及補償直槽之間的配合間隙，保證變倍組件與補償組件滑動平穩(wěn)、無卡帶；這樣通過變焦電機207的旋轉實現變倍組件與補償組件按變焦運動方程要求做來回的直線運動，從而實現系統(tǒng)焦距的連續(xù)變化功能；當系統(tǒng)的焦距發(fā)生變化時，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)生相對的旋轉，變焦電位器的阻值發(fā)生變化，通過適當的取樣電路可以求出變焦電位器的變化值，并傳給控制中心，從而實現變焦值的顯示；反之，通過控制中心給出相應阻值命令，可實現焦距的實時控制；微動開關通過變焦擋釘配合工作，起到對變焦過程中系統(tǒng)的限位和保護作用。

在本發(fā)明實施例中，所述可變光欄組件3包括光欄電機301與用于控制光欄開口大小位置的微動開關，所述光欄電機301上裝有光欄電機齒輪302，光欄片303通過鉚釘304連接設置在光欄動環(huán)305與光欄定環(huán)306上，所述光欄動環(huán)305與光欄片303由光欄壓圈鎖緊在光欄定環(huán)306上，通過與光欄動環(huán)305上的光欄導釘307連接光欄大齒輪308與安裝在連接座309上的光欄電機齒輪302嚙合后帶動光欄動環(huán)305轉動，所述光欄動環(huán)305帶動光欄片303轉動從而控制光圈開口大小的變化，實現電動控制光圈大小的變化；光欄擋釘安裝在連接座309上隨光欄動環(huán)座旋轉運動，微動開關通過光欄擋釘配合工作，起到對變焦過程中系統(tǒng)的限位和保護作用。

在本發(fā)明實施例中，所述濾色片切換組件4包括濾色片切換電機401、濾色片切換電機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，并通過濾色片壓圈407鎖緊，所述濾色片切換電機齒輪402與濾色片盤403上的齒輪嚙合，當濾色片切換電機401通電后，帶動濾色片盤403轉動，通過安裝在連接座309上的霍爾元件404起到限位作用，從而實現濾色片406與濾色片406之間的來回切換，最終達到透霧要求。

在本發(fā)明實施例中，本發(fā)明結構簡單緊湊，零部件少、加工成本低，采用超低色散光學材料，有效校正了系統(tǒng)的二級光譜等像差，使鏡頭在450nm～900nm寬光譜范圍內清晰成像，在雨、雪、薄霧等特殊天候條件下，有效利用近紅外波段波長較長能繞射過細小顆粒物的特點實現較強的透霧功能；相較于常規(guī)鏡頭，增大了探測距離；配合紅外燈補光，在夜間低照度環(huán)境條件下能清晰成像，增加了監(jiān)測能力；可實現電動連續(xù)變焦、電動調焦、自動光圈、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)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。