一種視頻監(jiān)測(cè)用高清透霧光電校靶鏡頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種視頻監(jiān)測(cè)用高清透霧光電校靶鏡頭，所述高清透霧光電校靶鏡頭的物鏡組焦距為205.778mm,目鏡組焦距為15.2mm,放大率為13.5倍，視場(chǎng)為5.6°，光軸與機(jī)械軸的平行度為25〃，工作距離為500m?1500m，鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)工作波段為0.45μm?0.95μm，分辨率為6〃；所述高清透霧光電校靶鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)中沿入射方向依次設(shè)置有保護(hù)玻璃、雙楔形鏡組、物鏡組和目鏡組，雙楔形鏡組包括前楔形鏡組與后楔形鏡組，物鏡組和目鏡組之間還設(shè)置有分劃板。本發(fā)明穩(wěn)定可靠，可在雨、霧等不同天氣條件下對(duì)不同距離物體依然具有較高的圖像對(duì)比度和清晰度，并對(duì)物體進(jìn)行精確的校正。
【專利說(shuō)明】
一種視頻監(jiān)測(cè)用高清透霧光電校靶鏡頭
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于光電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種視頻監(jiān)測(cè)用高清透霧光電校靶鏡頭。【背景技術(shù)】
[0002]運(yùn)用光學(xué)技術(shù)而研發(fā)的光學(xué)瞄準(zhǔn)鏡，已經(jīng)具有相當(dāng)完整的理論和比較成熟的技術(shù)，其檢定裝置都是采用人工測(cè)量方式，即費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，在獲取信息方面局限性及僅局限在單人觀測(cè)，尤其在能見度較低的霧、霾天氣及大自然中風(fēng)、空氣對(duì)流、手的抖動(dòng)等影響，對(duì)不同距離上物體的監(jiān)測(cè)和校靶精度不高，已無(wú)法滿足實(shí)際使用的要求?；谶@樣的實(shí)際情況， 以提高目標(biāo)監(jiān)測(cè)與識(shí)別概率為出發(fā)點(diǎn)視頻監(jiān)測(cè)用高清透霧光電校靶鏡頭是今后發(fā)展的重要方向。目前國(guó)內(nèi)可見光觀測(cè)儀器在實(shí)際使用時(shí)有很多局限性，使用繁瑣和測(cè)試精度低，適應(yīng)性、穩(wěn)定性、可靠性差。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種視頻監(jiān)測(cè)用高清透霧光電校靶鏡頭，該鏡頭穩(wěn)定可靠， 可在雨、霧等不同天氣條件下對(duì)不同距離物體依然具有較高的圖像對(duì)比度和清晰度，并對(duì)物體進(jìn)行精確的校正。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種視頻監(jiān)測(cè)用高清透霧光電校靶鏡頭，所述高清透霧光電校靶鏡頭的物鏡組焦距為205.778mm，目鏡組焦距為15.2mm，放大率為13.5倍，視場(chǎng)為5.6°，光軸與機(jī)械軸的平行度為25〃，工作距離為500m-1500m，鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)工作波段為0.45m1-0.95mi，分辨率為6〃;所述高清透霧光電校靶鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)中沿入射方向依次設(shè)置有保護(hù)玻璃、雙楔形鏡組、物鏡組和目鏡組，雙楔形鏡組包括前楔形鏡組與后楔形鏡組，物鏡組和目鏡組之間還設(shè)置有分劃板。
[0005]作為本發(fā)明一種視頻監(jiān)測(cè)用高清透霧光電校靶鏡頭的進(jìn)一步優(yōu)化，所述保護(hù)玻璃與雙楔形鏡組之間的空氣間隔為3_，前楔形鏡組與后楔形鏡組之間的空氣間隔為3.5_。
[0006]作為本發(fā)明一種視頻監(jiān)測(cè)用高清透霧光電校靶鏡頭的進(jìn)一步優(yōu)化，所述物鏡組沿光軸方向依次包括物鏡膠合組、雙凸透鏡、雙凹透鏡和分劃板。
[0007]作為本發(fā)明一種視頻監(jiān)測(cè)用高清透霧光電校靶鏡頭的進(jìn)一步優(yōu)化，所述后楔形鏡組與物鏡膠合組之間空氣間隔為5_，物鏡膠合組與雙凸透鏡之間空氣間隔為69.5mm，雙凸透鏡與雙凹透鏡之間空氣間隔為1 〇.8mm，雙凹透鏡與分劃板之間空氣間隔為25.47mm。
[0008]作為本發(fā)明一種視頻監(jiān)測(cè)用高清透霧光電校靶鏡頭的進(jìn)一步優(yōu)化，所述目鏡組沿光軸方向依次包括前膠合組、雙凸透鏡和后膠合組。
[0009]作為本發(fā)明一種視頻監(jiān)測(cè)用高清透霧光電校靶鏡頭的進(jìn)一步優(yōu)化，所述分劃板與前膠合組之間空氣間隔為6.09mm，前膠合組與雙凸透鏡之間空氣間隔為1mm，雙凸透鏡與后膠合組之間空氣間隔為1_。
[0010]作為本發(fā)明一種視頻監(jiān)測(cè)用高清透霧光電校靶鏡頭的進(jìn)一步優(yōu)化，所述保護(hù)玻璃由H-K9L光學(xué)材料制成，雙楔形鏡組由H-K9L和H-ZF1光學(xué)材料制成。
[0011]作為本發(fā)明一種視頻監(jiān)測(cè)用高清透霧光電校靶鏡頭的進(jìn)一步優(yōu)化，所述物鏡組包括的物鏡膠合組由H-BaK2和F3光學(xué)材料制成，雙凸透鏡由H-K9L光學(xué)材料制成，雙凹透鏡由 H-ZF6光學(xué)材料制成，分劃板由H-L9L光學(xué)材料制成。
[0012]作為本發(fā)明一種視頻監(jiān)測(cè)用高清透霧光電校靶鏡頭的進(jìn)一步優(yōu)化，所述目鏡組包括的前膠合組由H-ZF5和H-K9L光學(xué)材料制成，雙凸透鏡由H-K9L光學(xué)材料制成，后膠合組由 H-K9L和H-ZF6光學(xué)材料制成。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有下述優(yōu)點(diǎn)及有益效果:本發(fā)明的視頻監(jiān)測(cè)用高清透霧光電校靶鏡頭，一方面，采用光學(xué)技術(shù)中的校色差雙楔形鏡組，它是由兩個(gè)光楔組組成的旋轉(zhuǎn)光楔機(jī)構(gòu)，來(lái)確保校靶鏡的零位(即瞄準(zhǔn)基線)穩(wěn)定性，排除并解決了長(zhǎng)期困擾瞄準(zhǔn)鏡瞄準(zhǔn)精度的問(wèn)題;另一方面，鏡頭光學(xué)件膜系設(shè)計(jì)完全和傳感器光譜范圍相吻合，有利于雜散光和鬼影的消除，這樣大大提高了鏡頭的分辨率，而且提高了鏡頭反差能力，其反差越高，所檢測(cè)到的靶點(diǎn)輪廓光鮮、邊緣銳利、層次豐碩、質(zhì)感強(qiáng)烈，并且該鏡頭可在雨霧等惡劣的天氣條件下，依然具有較高的圖像對(duì)比度和清晰度，并且具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、可靠性強(qiáng)的特點(diǎn)?！靖綀D說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明的工作狀態(tài)示意圖；圖2為本發(fā)明的鏡頭在光學(xué)傳遞函數(shù)在截止頻率為33LP/mm達(dá)到0.3-0.5的幾何光學(xué)曲線圖；圖3為本發(fā)明中雙楔形鏡組的調(diào)整范圍圖；圖4為本發(fā)明中雙楔形鏡組中光楔的光線偏轉(zhuǎn)圖一；圖5為本發(fā)明中雙楔形鏡組中光楔的光線偏轉(zhuǎn)圖二；圖6為本發(fā)明中雙楔形鏡組中光楔的光線偏轉(zhuǎn)圖三；附圖標(biāo)記:1、保護(hù)玻璃，2、雙楔形鏡組，3、物鏡組，4、分劃板，5、目鏡組，6、(XD攝像機(jī)， 7、監(jiān)控裝置，8、雙楔形鏡組調(diào)整范圍，9、分劃板中心點(diǎn)?！揪唧w實(shí)施方式】
[0015]為使本發(fā)明的內(nèi)容更明顯易懂，以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0016]如圖1所示，一種視頻監(jiān)測(cè)用高清透霧光電校靶鏡頭，所述高清透霧光電校靶鏡頭的物鏡組焦距為205.778mm，目鏡組焦距為15.2mm，放大率為13.5倍，視場(chǎng)為5.6°，光軸與機(jī)械軸的平行度為25〃，工作距離為500m-1500m，鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)工作波段為0.45M1-0.95M1， 分辨率為6〃;所述高清透霧光電校靶鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)中沿入射方向依次設(shè)置有保護(hù)玻璃、 雙楔形鏡組、物鏡組和目鏡組，雙楔形鏡組包括前楔形鏡組與后楔形鏡組，物鏡組和目鏡組之間還設(shè)置有分劃板。
[0017]為了本發(fā)明具有更好的實(shí)施效果，所述保護(hù)玻璃與雙楔形鏡組之間的空氣間隔為 3mm，前楔形鏡組與后楔形鏡組之間的空氣間隔為3.5mm。所述物鏡組沿光軸方向依次包括物鏡膠合組、雙凸透鏡、雙凹透鏡和分劃板，后楔形鏡組與物鏡膠合組之間空氣間隔為5_， 物鏡膠合組與雙凸透鏡之間空氣間隔為69.5mm，雙凸透鏡與雙凹透鏡之間空氣間隔為 10.8mm，雙凹透鏡與分劃板之間空氣間隔為25.47mm。所述目鏡組沿光軸方向依次包括前膠合組、雙凸透鏡和后膠合組，分劃板與前膠合組之間空氣間隔為6.09_，前膠合組與雙凸透鏡之間空氣間隔為1_，雙凸透鏡與后膠合組之間空氣間隔為1_。
[0018]作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述保護(hù)玻璃由H-K9L光學(xué)材料制成，雙楔形鏡組由 H-K9L和H-ZF1光學(xué)材料制成。所述物鏡組包括的物鏡膠合組由H-BaK2和F3光學(xué)材料制成， 雙凸透鏡由H-K9L光學(xué)材料制成，雙凹透鏡由H-ZF6光學(xué)材料制成，分劃板由H-L9L光學(xué)材料制成。所述目鏡組包括的前膠合組由H-ZF5和H-K9L光學(xué)材料制成，雙凸透鏡由H-K9L光學(xué)材料制成，后膠合組由H-K9L和H-ZF6光學(xué)材料制成。[〇〇19]在高清透霧光電校靶鏡頭中，因成像光學(xué)系統(tǒng)是信息傳遞系統(tǒng)，從物面到像面，輸出圖像質(zhì)量完全取決于光學(xué)系統(tǒng)傳遞特性。幾何光學(xué)是在空域研究光學(xué)系統(tǒng)成像規(guī)律，其實(shí)與空域相平行還可以在頻域中分析光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量，即用傳遞函數(shù)來(lái)研究系統(tǒng)空間頻率傳遞特性，這是一種能全面評(píng)價(jià)光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量的好方法。而鏡頭高清晰度的兩大重要指標(biāo)包括分辨力和反差，而分辨力是指光電校靶鏡頭再現(xiàn)被攝物體細(xì)節(jié)能力，而反差則是指再現(xiàn)被攝物體低反差細(xì)節(jié)，所以鏡頭的設(shè)計(jì)中必須連同保護(hù)玻璃、雙楔形鏡組、物鏡組一起設(shè)計(jì)校正像差，運(yùn)用ZEMAX光學(xué)設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)物鏡系統(tǒng)并進(jìn)行優(yōu)化，在0.707帶校正了二級(jí)光譜，使其光學(xué)傳遞函數(shù)在截止頻率為33LP/mm達(dá)到0.3-0.5，如圖2所示:使鏡頭的分辨率顯著提高，達(dá)到百萬(wàn)像素，使其傳函達(dá)到可與高清晰的攝像機(jī)適配，使高像素感光元配以高分辨率的鏡頭，使高清攝像機(jī)能力得以體現(xiàn)，提高了攝像系統(tǒng)在雨、薄霧等陰霾氣候條件下對(duì)不同距離目標(biāo)的探測(cè)能力，并且有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、可靠性強(qiáng)的特點(diǎn)。
[0020]高清透霧光電校靶鏡頭，在校靶時(shí)所選擇的遠(yuǎn)方瞄準(zhǔn)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)校靶鏡的物鏡組成像在校靶鏡的分劃面上，然后通過(guò)目鏡組及CCD攝像物鏡將瞄準(zhǔn)點(diǎn)的像及分劃板的分劃線同時(shí)成在CCD攝像機(jī)成像面上，經(jīng)過(guò)CCD將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并通過(guò)系統(tǒng)電纜傳送到顯示器上，采用圖樣采集和圖像處理并行的工作方式，通過(guò)分劃板對(duì)比，進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像判讀， 由于數(shù)值化圖像傳感器克服了人眼分辨力的不足，簡(jiǎn)化了校靶過(guò)程，大大提高了監(jiān)測(cè)精度， 直觀快速達(dá)到檢定要求。
[0021]在設(shè)計(jì)中為解決系統(tǒng)的穩(wěn)定而采用的校色差雙楔形鏡組是由兩個(gè)光楔組成的旋轉(zhuǎn)光楔機(jī)構(gòu)，光線穿過(guò)光楔時(shí)，射出的光線總是偏向光楔厚邊一方，如圖4所示，當(dāng)兩個(gè)光楔構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)光楔機(jī)構(gòu)時(shí)，若兩光楔的厚邊和厚邊相對(duì)(薄邊和薄邊相對(duì))時(shí)，射出的偏向角最大如圖5所示，當(dāng)一個(gè)光楔的厚邊與一個(gè)光楔的薄邊相對(duì)時(shí)，射出的偏向角為零，如圖6所示。利用此特性，采用校色差雙楔形鏡組來(lái)用于校靶鏡的光軸調(diào)校，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)校蝸桿時(shí)就能驅(qū)使帶框楔形鏡轉(zhuǎn)動(dòng)，從而引起光軸偏移，它是靠?jī)蓚€(gè)光楔互為反方向運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這兩個(gè)光楔圍繞一個(gè)公共軸線可轉(zhuǎn)動(dòng)180度以上，它們?cè)诠ぷ鲿r(shí)，一個(gè)光楔朝順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)， 另一個(gè)光楔就會(huì)同時(shí)朝反時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)一個(gè)角度。由兩個(gè)校色差雙光楔組合而成的光楔組件可用于瞄準(zhǔn)線的補(bǔ)償和光軸的調(diào)整。雙楔形鏡組的調(diào)整范圍在規(guī)定的圓圈內(nèi)(見圖3)利用這一特性，利用雙光楔進(jìn)行光軸調(diào)整，以達(dá)到光電校靶鏡在震動(dòng)的情況下穩(wěn)定光學(xué)系統(tǒng)的目的。
[0022]為實(shí)現(xiàn)鏡頭的高清，在鏡頭的光學(xué)零件表面膜系設(shè)計(jì)中，其光譜范圍則和傳感器的光譜要完全匹配，目前傳感器的光譜響應(yīng)范圍在0.4M1-1.2M1，鏡頭的光學(xué)件膜系設(shè)計(jì) (包括保護(hù)玻璃)要完全和傳感器光譜范圍相吻合，其多層的膜系，可抑制雙重圖像和反射光斑，色調(diào)平衡，消除到達(dá)像面的非成像光束，增加透過(guò)率，提高對(duì)比度，增強(qiáng)了系統(tǒng)再現(xiàn)被攝物體細(xì)節(jié)能力及物體低反差細(xì)節(jié)，其反差越高，畫面物體輪廓光鮮，邊緣銳利，層次豐碩， 質(zhì)感強(qiáng)烈，影調(diào)明朗，從而獲得高對(duì)比度，鮮明銳利的表現(xiàn)力，實(shí)現(xiàn)了在雨霧等惡劣的天氣條件下，依然具有較高的圖像對(duì)比度和清晰度。
[0023]而高清、穩(wěn)定、透霧鏡頭和清晰明亮百萬(wàn)像素的CCD攝像機(jī)，是以光電測(cè)量技術(shù)為主體的新一代實(shí)時(shí)光電測(cè)量系統(tǒng)，而其CCD攝像機(jī)的屏幕上顯示圖像的原始像素應(yīng)不低于 1〇〇萬(wàn)像素，與之匹配的傳輸、存儲(chǔ)、顯示等都需達(dá)到高清，這樣，百萬(wàn)像素?cái)z像機(jī)配以高分辨率光電校靶鏡頭，才能使高清攝像機(jī)的能力得以體現(xiàn)。這樣來(lái)使其測(cè)量方式由人工測(cè)量轉(zhuǎn)向了自動(dòng)化、智能化的非接觸式測(cè)量，把光、機(jī)、電、充分結(jié)合起來(lái)。
[0024]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而己，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種視頻監(jiān)測(cè)用高清透霧光電校靶鏡頭，其特征在于:所述高清透霧光電校靶鏡頭 的物鏡組焦距為205.778mm，目鏡組焦距為15.2mm，放大率為13.5倍，視場(chǎng)為5.6°，光軸與機(jī) 械軸的平行度為25〃，工作距離為500m-1500m，鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)工作波段為0.45M1-0.95M1， 分辨率為6〃 ；所述高清透霧光電校靶鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)中沿入射方向依次設(shè)置有保護(hù)玻璃、雙楔形鏡 組、物鏡組和目鏡組，雙楔形鏡組包括前楔形鏡組與后楔形鏡組，物鏡組和目鏡組之間還設(shè) 置有分劃板。2.如權(quán)利要求1所述的一種視頻監(jiān)測(cè)用高清透霧光電校靶鏡頭，其特征在于:所述保護(hù) 玻璃與雙楔形鏡組之間的空氣間隔為3mm，前楔形鏡組與后楔形鏡組之間的空氣間隔為 3.5mm〇3.如權(quán)利要求1所述的一種視頻監(jiān)測(cè)用高清透霧光電校靶鏡頭，其特征在于:所述物鏡 組沿光軸方向依次包括物鏡膠合組、雙凸透鏡、雙凹透鏡和分劃板。4.如權(quán)利要求3所述的一種視頻監(jiān)測(cè)用高清透霧光電校靶鏡頭，其特征在于:所述后楔 形鏡組與物鏡膠合組之間空氣間隔為5_，物鏡膠合組與雙凸透鏡之間空氣間隔為69.5_， 雙凸透鏡與雙凹透鏡之間空氣間隔為10.8mm，雙凹透鏡與分劃板之間空氣間隔為 25.47mm〇5.如權(quán)利要求1所述的一種視頻監(jiān)測(cè)用高清透霧光電校靶鏡頭，其特征在于:所述目鏡 組沿光軸方向依次包括前膠合組、雙凸透鏡和后膠合組。6.如權(quán)利要求5所述的一種視頻監(jiān)測(cè)用高清透霧光電校靶鏡頭，其特征在于:所述分劃 板與前膠合組之間空氣間隔為6.09mm，前膠合組與雙凸透鏡之間空氣間隔為1mm，雙凸透鏡 與后膠合組之間空氣間隔為1_。7.如權(quán)利要求1所述的一種視頻監(jiān)測(cè)用高清透霧光電校靶鏡頭，其特征在于:所述保護(hù) 玻璃由H-K9L光學(xué)材料制成，雙楔形鏡組由H-K9L和H-ZF1光學(xué)材料制成。8.如權(quán)利要求3所述的一種視頻監(jiān)測(cè)用高清透霧光電校靶鏡頭，其特征在于:所述物鏡 組包括的物鏡膠合組由H-BaK2和F3光學(xué)材料制成，雙凸透鏡由H-K9L光學(xué)材料制成，雙凹透 鏡由H-ZF6光學(xué)材料制成，分劃板由H-L9L光學(xué)材料制成。9.如權(quán)利要求5所述的一種視頻監(jiān)測(cè)用高清透霧光電校靶鏡頭，其特征在于:所述目鏡 組包括的前膠合組由H-ZF5和H-K9L光學(xué)材料制成，雙凸透鏡由H-K9L光學(xué)材料制成，后膠合 組由H-K9L和H-ZF6光學(xué)材料制成。
【文檔編號(hào)】G02B7/02GK106019560SQ201610507958
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月1日
【發(fā)明人】王保平, 楊岳, 蘭義華, 毛紅閣, 劉長(zhǎng)旺, 栗方, 柏堃, 陳興
【申請(qǐng)人】南陽(yáng)師范學(xué)院