CN102269855A - 一种红外感应切换变焦镜头及其成像监控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种红外感应切换变焦镜头及其成像监控方法，该镜头包括机械连接的红外过滤片和切换装置，以及对焦镜片组；可见光模式下，红外过滤片经由切换装置移入镜头的光学系统，用于阻挡红外光；红外光模式下，红外过滤片经由切换装置移出镜头的光学系统；对焦镜片组与红外过滤片相关联，用于对焦点偏移的光学系统进行补正。由于采用了对焦镜片组对焦点发生偏移的光学系统进行切换，实现了仅用一枚红外过滤片就可在可见光模式和红外光模式之间进行切换，从而避免了由于水晶等材料的特性导致光学系统在夜视时的红外透过率只有90%，提高了光学系统夜间的红外光透过率；增加了成像监控画面的亮度，减少了图像噪点，使画面变得更加清晰和干净。
Description
技术领域
本发明涉及带红外光感应的成像监控设备领域，更具体的说，改进涉及的是一种红外感应切换变焦镜头及其成像监控方法。
背景技术
随着红外LED技术的发展，目前监控行业夜晚监控都是采用红外LED灯作为辅助光源进行照明；光线中分为紫外光、可见光和红外光，可见光的波长在420-720nm之间，红外光指的是波长大于720nm的光线。白天可用室外自然光作为光源，为了保证CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)成像的色彩真实性，只保留可见光部分通过光学系统在CCD上成像；夜晚用红外光作为光源时候，又需要红外光部分波长的光线能通过光学系统。
对于全天候监控的镜头，既要保证色彩的准确性，又要满足夜晚红外补光的性能，因此，需要有可以自动进行切换的镜头。现有市面上的日夜切换镜头都是在光学系统后部，采用两枚水晶片进行切换：一枚是红外截止镀膜水晶片，用来白天阻挡红外光；另外一枚是全透性的水晶片，允许红外光通过，在夜晚使用。显然，在夜晚采用红外LED进行补光时，目前镜头的结构仍然都是镜头本身光学系统+一枚水晶。
但是，由于水晶等材料特性的红外透过率只有90%，导致了整个光学系统的红外透过率要降低。
因此，现有技术尚有待改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种红外感应切换变焦镜头，可在红外光CCD感应成像状态下，提高光学系统夜间的红外光透过率。
本发明的技术方案如下：一种红外感应切换变焦镜头，包括红外过滤片、切换装置、对焦镜片组；红外过滤片与切换装置机械连接；其中：在可见光模式下，红外过滤片经由切换装置移入镜头的光学系统，用于阻挡红外光；在红外光模式下，红外过滤片经由切换装置移出镜头的光学系统；对焦镜片组与红外过滤片相关联，用于对焦点偏移的光学系统进行补正。
所述的红外感应切换变焦镜头，其中：切换装置固定在镜头的基架上；红外过滤片固定在安装板上；安装板滑动连接在基架上。
所述的红外感应切换变焦镜头，其中：切换装置上设置有拨杆；安装板上设置有适配拨杆的拨槽；拨杆与拨槽活动连接。
所述的红外感应切换变焦镜头，其中：切换装置设置为电磁阀。
所述的红外感应切换变焦镜头，其中：红外过滤片设置为带有红外截止镀膜的水晶片。
所述的红外感应切换变焦镜头，其中：水晶片的表面为平面，水晶片的厚度与感光元件的像素相关联。
所述的红外感应切换变焦镜头，其中：切换装置与带有光敏元件的控制电路电性连接。
一种红外感应切换变焦镜头的成像监控方法，其中，包括以下步骤：
进入可见光模式，切换装置切换红外过滤片移入镜头中；红外过滤片阻挡红外光进入镜头的光学系统；
启动对焦镜片组，对焦点产生偏移的光学系统进行补正；
进入红外光模式，切换装置切换红外过滤片移出镜头中；允许红外光进入镜头的光学系统；
启动对焦镜片组，对焦点产生偏移的光学系统进行补正。
所述的红外感应切换变焦镜头的成像监控方法，其中：在可见光模式下，使用水晶片消除摩尔纹的干扰。
所述的红外感应切换变焦镜头的成像监控方法，其中：使用光敏元件对可见光模式和红外光模式进行判断。
本发明所提供的一种红外感应切换变焦镜头，由于采用了对焦镜片组对焦点发生偏移的光学系统进行切换，实现了仅用一枚红外过滤片就可在可见光模式和红外光模式之间进行切换，从而避免了由于水晶等材料的特性导致光学系统在夜视时的红外透过率只有90%，在红外光CCD感应成像状态下，提高了光学系统夜间的红外光透过率；增加了成像监控画面的亮度，减少了图像噪点，使画面变得更加清晰和干净。
附图说明
图1是本发明中的红外感应切换变焦镜头处于白天模式下的立体图。
图2是本发明中的红外感应切换变焦镜头处于夜间模式下的立体图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的具体实施方式和实施例加以详细说明，所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并非用于限定本发明的具体实施方式。
本发明的一种红外感应切换变焦镜头，其具体实施方式之一，如图1所示，包括：可阻止绝大部分红外光通过的红外过滤片120，能产生机械式动作的切换装置110，沿光轴方向可移动以改变光学系统焦距的对焦镜片组(未示出)；红外过滤片120与切换装置110机械连接；其中，在可见光模式下，红外过滤片120经由切换装置110移入镜头的光学系统，用于阻挡红外光；如图2所示，在红外光模式下，红外过滤片120经由切换装置110移出镜头的光学系统；对焦镜片组与红外过滤片120相关联，用于对焦点偏移的光学系统进行补正。
基于上述红外感应切换变焦镜头，本发明还提出了一种红外感应切换变焦镜头的成像监控方法，其具体实施方式之一，包括以下步骤：进入可见光模式，切换装置110切换红外过滤片120移入镜头中；红外过滤片120阻挡红外光进入镜头的光学系统；启动对焦镜片组，对焦点产生偏移的光学系统进行补正；进入红外光模式，切换装置110切换红外过滤片120移出镜头中；允许红外光进入镜头的光学系统；启动对焦镜片组，对焦点产生偏移的光学系统进行补正。
与现有技术中的红外感应切换变焦镜头及其成像监控方法相比，本发明所提供的红外感应切换变焦镜头及其成像监控方法，由于采用了对焦镜片组对焦点发生偏移的光学系统进行切换，实现了仅用一枚红外过滤片120就可在可见光模式和红外光模式之间进行切换，从而避免了由于水晶等材料的特性导致光学系统在夜视时的红外透过率只有90%，在红外光CCD感应成像状态下，提高了光学系统夜间的红外光透过率；增加了成像监控画面的亮度，减少了图像噪点，使画面变得更加清晰和干净。
在本发明红外感应切换变焦镜头及其成像监控方法的优选实施方式中，如图1所示，切换装置110固定在镜头的基架100上；红外过滤片120固定在安装板130上；安装板130滑动连接在基架100上。
进一步地，如图2所示，切换装置110上设置有拨杆111；安装板130上设置有适配拨杆111的拨槽(未示出)；拨杆111与拨槽活动连接。
较好的是，切换装置110设置为电磁阀或电机等。例如，摆动式电磁阀，或摆动式电机等。
较好的是，红外过滤片120设置为带有红外截止镀膜的水晶片。
如今，监控采用的都是CCD或者CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)作为图像感应芯片，如果感光元件CCD（或CMOS）像素的空间频率与影像中条纹的空间频率接近，还会产生摩尔纹。
摩尔纹是数码感光元件上出现的高频干扰，会使图片出现彩色的高频率条纹。如果设计时在镜头上安装低通滤波器OLPF(optical low-pass filter)将会有很好效果；要想消除摩尔纹，应当使镜头分辨率远小于感光元件的空间频率。当这个条件满足时，影像中不可能出现与感光元件相近的条纹，则不会产生摩尔纹了。
为了减弱摩尔纹，可安装低通滤波器OLPF(optical low-pass filter)滤除影像中较高空间频率部分。在白天为了得到高质量无干扰的图像的时候，需要在CCD（或CMOS）前追加一枚水晶片（OLPF）来消除摩尔纹的干扰；但是，在夜晚采用红外补光时候往往只输出黑白信号，加上摩尔纹只是在输出彩色信号时候才会出现，所以当红外状态时，可以不采用追加水晶（OLPF）的方式出处理信号。
进一步地，水晶片的表面为平面，水晶片的厚度与感光元件的像素相关联。在可见光模式下，可使用水晶片消除摩尔纹的干扰。根据CCD（或CMOS）的像素不同，需要采用不同厚度的水晶片（OLPF）来消除摩尔纹，由于水晶是透明平板材质，当光线通过水晶片时候，光线会产生一个折射，直接影响了光学系统的焦点位置，当水晶片切换时候，光学系统的焦点位置也会发生平移。为了保证两种状态下都能保证光学系统的焦点位置不变，所以导致现有技术中的红外感应切换变焦镜头一般都是采用双水晶片的结构：一枚是红外截止镀膜水晶片，用于阻挡红外光，另外一枚是使全透型水晶片，两枚水晶片的厚度一致，以保证折射偏移量相同。
进一步地，切换装置110与带有光敏元件的控制电路电性连接。使用光敏元件对可见光模式和红外光模式进行判断。
白天太阳光照射时候，水晶片处在镜框光轴中心部，光线在通过水晶片的时候，水晶片上的红外截止镀膜可以反射99%的红外光，这样红外部分光线就不会在CCD上成像；在没有红外光的影响下，CCD输出的信号可以还原成和实物一样的色彩。
夜晚状态下，电磁阀上的摆臂逆时针转动，安装板带着水晶片向下移动，水晶片切换到光学系统之外，这时候红外波长的光线都是可以通过镜头直接到达到CCD上。然而由于水晶片切换了位置，导致光学系统的焦点发生偏移，所以需要通过对焦镜片组进行偏移量的补正，发出指令在水晶片切换的同时，启动对焦镜片组进行补正，以保证图像的清晰。
应当理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例，不足以限制本发明的技术方案，对本领域普通技术人员来说，在本发明的精神和原则之内，可以根据上述说明加以增减、替换、变换或改进，例如，以电机等同替换电磁阀，采用非平面的水晶片作为红外过滤片120等，而所有这些增减、替换、变换或改进后的技术方案，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种红外感应切换变焦镜头，包括红外过滤片、切换装置、对焦镜片组；红外过滤片与切换装置机械连接；其特征在于：在可见光模式下，红外过滤片经由切换装置移入镜头的光学系统，用于阻挡红外光；在红外光模式下，红外过滤片经由切换装置移出镜头的光学系统；对焦镜片组与红外过滤片相关联，用于对焦点偏移的光学系统进行补正。
2.根据权利要求1所述的红外感应切换变焦镜头，其特征在于：切换装置固定在镜头的基架上；红外过滤片固定在安装板上；安装板滑动连接在基架上。
3.根据权利要求2所述的红外感应切换变焦镜头，其特征在于：切换装置上设置有拨杆；安装板上设置有适配拨杆的拨槽；拨杆与拨槽活动连接。
4.根据权利要求1所述的红外感应切换变焦镜头，其特征在于：切换装置设置为电磁阀。
5.根据权利要求1所述的红外感应切换变焦镜头，其特征在于：红外过滤片设置为带有红外截止镀膜的水晶片。
6.根据权利要求5所述的红外感应切换变焦镜头，其特征在于：水晶片的表面为平面，水晶片的厚度与感光元件的像素相关联。
7.根据权利要求1所述的红外感应切换变焦镜头，其特征在于：切换装置与带有光敏元件的控制电路电性连接。
8.一种红外感应切换变焦镜头的成像监控方法，其特征在于，包括以下步骤：
进入可见光模式，切换装置切换红外过滤片移入镜头中；红外过滤片阻挡红外光进入镜头的光学系统；
启动对焦镜片组，对焦点产生偏移的光学系统进行补正；
进入红外光模式，切换装置切换红外过滤片移出镜头中；允许红外光进入镜头的光学系统；
启动对焦镜片组，对焦点产生偏移的光学系统进行补正。
9.根据权利要求8所述的红外感应切换变焦镜头的成像监控方法，其特征在于：在可见光模式下，使用水晶片消除摩尔纹的干扰。
10.根据权利要求8所述的红外感应切换变焦镜头的成像监控方法，其特征在于：使用光敏元件对可见光模式和红外光模式进行判断。
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