CN106249383A - 长焦距两档视场跟踪测量镜头 - Google Patents

长焦距两档视场跟踪测量镜头 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种长焦距两档视场跟踪测量镜头，包括沿光线从左向右入射方向依次设置的光焦度为正的前固定组A、可变光栏组B、光焦度为负的切换镜组以及光焦度为正的后固定组E，所述切换镜组为切换镜组C或切换镜组D。本发明结构设计简单、紧凑、合理，具有在‑40℃～+60℃的宽温度范围内高视场测量精度，长作用距离，通过切换镜组C和镜组D，改变镜头的焦距，即光学镜头具有两档视场；通过调整摄像机的前后移动，使超测量景深范围内的目标都能被观测，增大测量范围；本发明具有电动调光、电动两档视场切换、电动聚焦等功能，可实现控制的自动化，而且在保证机械结构紧凑的前提下，采取了一系列措施，提高了镜头耐振动、冲击的能力。

Description

长焦距两档视场跟踪测量镜头
技术领域
本发明涉及一种长焦距两档视场跟踪测量镜头。
背景技术
在不同的温度条件下，绝大部分材料都具有热胀冷缩的特性，而对于光学玻璃，不同牌号的光学材料除具有不同的线胀系数，且在不同温度的折射率也是不相同的。每一款镜头都包含多片镜片，受这一因素影响严重，虽然可以通过聚焦保持图像的清晰，但对于测量镜头，这将严重影响测量的精度，特别是长焦距变焦镜头。
现有的常规跟踪测量的摄像镜头通光口径较小，焦距较短，在不同的温度下，因不同材料的线膨胀系数和折射率的变化，特别是对远距离目标，影响了测量精度，限制了监测能力。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种长焦距两档视场跟踪测量镜头，不仅结构设计合理，而且高效便捷。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种长焦距两档视场跟踪测量镜头，包括沿光线从左向右入射方向依次设置的光焦度为正的前固定组A、可变光栏组B、光焦度为负的切换镜组以及光焦度为正的后固定组E，所述切换镜组为切换镜组C或切换镜组D；所述前固定组A包含沿光线从左向右入射方向依次设置的正月牙透镜A-1、正月牙透镜A-2、负月牙透镜A-3、双凸透镜A-4以及双凹透镜A-5，所述双凸透镜A-4与双凹透镜A-5密接为第一胶合组；所述切换镜组C包含沿光线从左向右入射方向依次设置的负月牙透镜C-1、双凸透镜C-2、正月牙透镜C-3、双凸透镜C-4以及双凹透镜C-5，所述双凸透镜C-4与双凹透镜C-5密接为第二胶合组；所述切换镜组D包含沿光线从左向右入射方向依次设置的双凹透镜D-1、双凸透镜D-2以及双凹透镜D-3，所述双凸透镜D-2与双凹透镜D-3密接为第三胶合组；所述后固定组E包含双凸透镜E-1。
优选的，所述前固定组A与切换镜组C之间的空气间隔是103.55mm，所述切换镜组C与后固定组E之间的空气间隔是24.33mm。
优选的，所述前固定组A与切换镜组D之间的空气间隔是151.70mm，所述切换镜组D与后固定组E之间的空气间隔是91.05mm。
优选的，所述前固定组A中，所述正月牙透镜A-1与正月牙透镜A-2之间的空气间隔是10.15mm，所述正月牙透镜A-2与负月牙透镜A-3之间的空气间隔是2.11mm，所述负月牙透镜A-3与第一胶合组之间的空气间隔是2.1mm。
优选的，所述切换镜组C中，所述负月牙透镜C-1与双凸透镜C-2之间的空气间隔是38.12mm，所述双凸透镜C-2与正牙透镜C-3之间的空气间隔是5.21mm，所述正月牙透镜C-3与第二胶合组之间的空气间隔是22.45mm。
优选的，所述正月牙透镜A-2、前组隔圈Ⅰ、正月牙透镜A-1依次安装于前组镜筒内并通过前组压圈Ⅰ固定压紧，所述负月牙透镜A-3、前组隔圈Ⅱ以及第一胶合组依次安装于前组镜筒内并通过前组压圈Ⅱ固定压紧；所述前组镜筒经螺钉法兰与光栏座相连接，光栏片通过光栏铆钉依次叠加安装在所述光栏座上，光栏动环与光栏钢珠组成滚动轴承结构并通过光栏动环压圈压紧在所述光栏座上，光栏电机通过光栏电机架与光栏电机立柱安装在所述光栏座上，两个光栏限位开关通过光栏限位开关架安装在所述光栏座上。
优选的，所述负月牙透镜C-1通过短焦压圈Ⅰ压紧固定在短焦镜座上，所述正月牙透镜C-3、短焦隔圈以及双凸透镜C-2按照先后顺序固定安装在短焦镜筒上并通过短焦压圈Ⅱ压紧固定，所述第二胶合组通过短焦压圈Ⅲ压紧固定在短焦镜筒内，所述双凹透镜D-1与第三胶合组经长焦压圈压紧固定在长焦镜筒内，所述短焦镜筒与长焦镜筒通过螺纹对称偏心安装在切换镜筒上；所述切换镜筒的中心穿设有与其螺纹连接的切换转轴，所述切换转轴通过螺纹与连接法兰固定连接，切换电机通过切换电机架与切换电机立柱安装在所述连接法兰上，两个切换限位开关通过切换限位开关架安装在所述连接法兰上，机械定位组件通过机械定位架安装在所述连接法兰上，切换罩筒通过螺钉安装在所述连接法兰上，所述切换罩筒通过切换钢珠和切换转轴压圈安装在切换转轴上形成滚动轴承结构。
优选的，聚焦垫片、双凸透镜E-1通过聚焦压圈固定压紧在聚焦镜座上，聚焦镜筒通过研磨配合安装于聚焦主镜筒上，所述聚焦主镜筒上有加工两个180°精密均布的直槽，聚焦凸轮上加工了两条180°精密均布的线性斜槽并通过聚焦凸轮压圈安装于聚焦主镜筒上，聚焦导钉的一端与聚焦镜筒固定连接，所述聚焦导钉的另一端穿过直槽与线性斜槽滑动配合，聚焦电机通过聚焦电机架安装在聚焦主镜筒上；摄像机防尘罩通过螺纹连接在聚焦主镜筒上，摄像机通过摄像机移动板与摄像机压板通过螺钉安装固定在摄像机架上，所述摄像机架通过螺钉连接在聚焦镜筒上。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明结构设计简单、紧凑、合理，具有在-40℃～+60℃的宽温度范围内高视场测量精度，长作用距离，通过切换镜组C和镜组D，改变镜头的焦距，即光学镜头具有两档视场；通过调整摄像机的前后移动，使超测量景深范围内的目标都能被观测，增大测量范围；本发明具有电动调光、电动两档视场切换、电动聚焦等功能，可实现控制的自动化，而且在保证机械结构紧凑的前提下，采取了一系列措施，提高了镜头耐振动、冲击的能力。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明实施例第一光路的构造示意图。
图2为本发明实施例第二光路的构造示意图。
图3为本发明实施例整体构造的内部示意图。
图4为本发明实施例整体构造的外部示意图。
图5为本发明实施例可变光栏组件的第一构造示意图。
图6为本发明实施例可变光栏组件的第二构造示意图。
图7为本发明实施例切换组件的第一构造示意图。
图8为本发明实施例切换组件的第二构造示意图。
图9为本发明实施例聚焦组件的第一构造示意图。
图10为本发明实施例聚焦组件的第二构造示意图。
图中：A-前固定组A，A-1-正月牙透镜A-1，A-2-正月牙透镜A-2，A-3-负月牙透镜A-3，A-4-双凸透镜A-4，A-5-双凹透镜A-5，B-可变光栏组B，C-切换镜组C，C-1-负月牙透镜C-1，C-2-双凸透镜C-2，C-3-正月牙透镜C-3，C-4-双凸透镜C-4，C-5-双凹透镜C-5，D-切换镜组D，D-1-双凹透镜D-1，D-2-双凸透镜D-2，D-3-双凹透镜D-3，E-后固定组E，E-1-双凸透镜E-1；
F-可变光栏组件，G-视场切换组件，H-聚焦组件，J-连接板；
1-前组隔圈Ⅰ，2-前组镜筒，3-前组压圈Ⅰ，4-前组隔圈Ⅱ，5-前组压圈Ⅱ，6-光栏座，7-光栏片，8-光栏铆钉，9-光栏动环，10-光栏钢珠，11-光栏动环压圈，12-光栏电机，13-光栏电机架，14-光栏电机立柱，15-光栏限位开关，16-光栏限位开关架，17-前组调整垫片，18-光栏电位器，19-光栏限位钉；
20-短焦压圈Ⅰ，21-短焦镜座，22-短焦隔圈，23-短焦镜筒，24-短焦压圈Ⅱ，25-短焦压圈Ⅲ，26-长焦压圈，27-长焦镜筒，28-切换镜筒，29-切换转轴，30-连接法兰，31-切换电机，32-切换电机架，33-切换电机立柱，34-切换限位开关，35-切换限位开关架，36-机械定位组件，37-机械定位架，38-切换罩筒，39-切换钢珠，40-切换转轴压圈，41-长焦调整垫片；
42-聚焦垫片，43-聚焦压圈，44-聚焦镜座，45-聚焦镜筒，46-聚焦主镜筒，47-聚焦凸轮，48-聚焦凸轮压圈，49-聚焦导钉，50-聚焦电机，51-聚焦电机架，52-摄像机防尘罩，53-摄像机，54-摄像机移动板，55-摄像机压板，56-摄像机架，57-聚焦限位开关，58-聚焦限位开关架。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
如图1~10所示，一种长焦距两档视场跟踪测量镜头，包括沿光线从左向右入射方向依次设置的光焦度为正的前固定组A、可变光栏组B、光焦度为负的切换镜组以及光焦度为正的后固定组E，所述切换镜组为切换镜组C或切换镜组D；所述前固定组A包含沿光线从左向右入射方向依次设置的正月牙透镜A-1、正月牙透镜A-2、负月牙透镜A-3、双凸透镜A-4以及双凹透镜A-5，所述双凸透镜A-4与双凹透镜A-5密接为第一胶合组；所述切换镜组C包含沿光线从左向右入射方向依次设置的负月牙透镜C-1、双凸透镜C-2、正月牙透镜C-3、双凸透镜C-4以及双凹透镜C-5，所述双凸透镜C-4与双凹透镜C-5密接为第二胶合组；所述切换镜组D包含沿光线从左向右入射方向依次设置的双凹透镜D-1、双凸透镜D-2以及双凹透镜D-3，所述双凸透镜D-2与双凹透镜D-3密接为第三胶合组；所述后固定组E包含双凸透镜E-1。
在本发明实施例中，所述前固定组A与切换镜组C之间的空气间隔是103.55mm，所述切换镜组C与后固定组E之间的空气间隔是24.33mm。
在本发明实施例中，所述前固定组A与切换镜组D之间的空气间隔是151.70mm，所述切换镜组D与后固定组E之间的空气间隔是91.05mm。
在本发明实施例中，所述前固定组A中，所述正月牙透镜A-1与正月牙透镜A-2之间的空气间隔是10.15mm，所述正月牙透镜A-2与负月牙透镜A-3之间的空气间隔是2.11mm，所述负月牙透镜A-3与第一胶合组之间的空气间隔是2.1mm。
在本发明实施例中，所述切换镜组C中，所述负月牙透镜C-1与双凸透镜C-2之间的空气间隔是38.12mm，所述双凸透镜C-2与正牙透镜C-3之间的空气间隔是5.21mm，所述正月牙透镜C-3与第二胶合组之间的空气间隔是22.45mm。
在本发明实施例中，所述正月牙透镜A-2、前组隔圈Ⅰ1、正月牙透镜A-1依次安装于前组镜筒2内并通过前组压圈Ⅰ3固定压紧，所述负月牙透镜A-3、前组隔圈Ⅱ4以及第一胶合组依次安装于前组镜筒2内并通过前组压圈Ⅱ5固定压紧；所述前组镜筒2经螺钉法兰与光栏座6相连接，光栏片7通过光栏铆钉8依次叠加安装在所述光栏座6上，光栏动环9与光栏钢珠10组成滚动轴承结构并通过光栏动环压圈11压紧在所述光栏座6上，光栏电机12通过光栏电机架13与光栏电机立柱14安装在所述光栏座6上，两个光栏限位开关15通过光栏限位开关架16安装在所述光栏座6上，上述各个部件形成可变光栏组件；当所述光栏电机12工作时，通过齿轮带动光栏动环9转动从而带动光栏片7转动，从而控制光阑开口大小的变化，实现镜头的电动调光功能，同时通过光栏限位钉19和两个光栏限位开关15起到两端限位保护作用。
优选的，所述负月牙透镜C-1通过短焦压圈Ⅰ20压紧固定在短焦镜座21上，所述正月牙透镜C-3、短焦隔圈22以及双凸透镜C-2按照先后顺序固定安装在短焦镜筒23上并通过短焦压圈Ⅱ24压紧固定，所述第二胶合组通过短焦压圈Ⅲ25压紧固定在短焦镜筒23内，所述双凹透镜D-1与第三胶合组经长焦压圈26压紧固定在长焦镜筒27内，所述短焦镜筒23与长焦镜筒27通过螺纹对称偏心安装在切换镜筒28上；所述切换镜筒28的中心穿设有与其螺纹连接的切换转轴29，所述切换转轴29通过螺纹与连接法兰30固定连接，切换电机31通过切换电机架32与切换电机立柱33安装在所述连接法兰30上，两个切换限位开关34通过切换限位开关架35安装在所述连接法兰30上，机械定位组件36通过机械定位架37安装在所述连接法兰30上，切换罩筒38通过螺钉安装在所述连接法兰30上，所述切换罩筒38通过切换钢珠39和切换转轴压圈40安装在切换转轴29上形成滚动轴承结构；上述各个部件形成视场切换组件；当所述切换电机31工作时，带动所述切换镜筒28转动，所述切换镜筒28上有加工两条V槽，通过两个弹性机构和两个V槽与两个切换限位开关34一起联合作用即可实现视场切换的精确定位；所述切换罩筒38通过螺钉安装在连接法兰30上，使得整个视场切换组件都包含在切换罩筒38里，起到保护作用。
在本发明实施例中，聚焦垫片42、双凸透镜E-1通过聚焦压圈43固定压紧在聚焦镜座44上，聚焦镜筒45通过研磨配合安装于聚焦主镜筒46上，所述聚焦主镜筒46上有加工两个180°精密均布的直槽，聚焦凸轮47上加工了两条180°精密均布的线性斜槽并通过聚焦凸轮47压圈安装于聚焦主镜筒46上，聚焦导钉49的一端与聚焦镜筒45固定连接，所述聚焦导钉49的另一端穿过直槽与线性斜槽滑动配合，聚焦电机50通过聚焦电机架51安装在聚焦主镜筒46上；摄像机防尘罩52通过螺纹连接在聚焦主镜筒46上，摄像机53通过摄像机移动板54与摄像机压板55通过螺钉安装固定在摄像机架56上，所述摄像机架56通过螺钉连接在聚焦镜筒45上；上述各个部件形成聚焦组件；当所述聚焦电机50工作时，带动所述聚焦凸轮47转动，再通过所述聚焦导钉49带动聚焦镜筒45和摄像机53一起前后移动，从而实现镜头的聚焦功能。
本发明达到的光学指标：
1.焦距：f’1=315mm;f’2=800mm；
2.口径：D=100mm；
3.像面：22.5mm×16.9mm；
4.光学长度：ΣL≤348.2mm；
5.视场精度：1%。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的长焦距两档视场跟踪测量镜头。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种长焦距两档视场跟踪测量镜头，其特征在于：包括沿光线从左向右入射方向依次设置的光焦度为正的前固定组A、可变光栏组B、光焦度为负的切换镜组以及光焦度为正的后固定组E，所述切换镜组为切换镜组C或切换镜组D；所述前固定组A包含沿光线从左向右入射方向依次设置的正月牙透镜A-1、正月牙透镜A-2、负月牙透镜A-3、双凸透镜A-4以及双凹透镜A-5，所述双凸透镜A-4与双凹透镜A-5密接为第一胶合组；所述切换镜组C包含沿光线从左向右入射方向依次设置的负月牙透镜C-1、双凸透镜C-2、正月牙透镜C-3、双凸透镜C-4以及双凹透镜C-5，所述双凸透镜C-4与双凹透镜C-5密接为第二胶合组；所述切换镜组D包含沿光线从左向右入射方向依次设置的双凹透镜D-1、双凸透镜D-2以及双凹透镜D-3，所述双凸透镜D-2与双凹透镜D-3密接为第三胶合组；所述后固定组E包含双凸透镜E-1。
2.根据权利要求1所述的长焦距两档视场跟踪测量镜头，其特征在于：所述前固定组A与切换镜组C之间的空气间隔是103.55mm，所述切换镜组C与后固定组E之间的空气间隔是24.33mm。
3.根据权利要求1所述的长焦距两档视场跟踪测量镜头，其特征在于：所述前固定组A与切换镜组D之间的空气间隔是151.70mm，所述切换镜组D与后固定组E之间的空气间隔是91.05mm。
4.根据权利要求1所述的长焦距两档视场跟踪测量镜头，其特征在于：所述前固定组A中，所述正月牙透镜A-1与正月牙透镜A-2之间的空气间隔是10.15mm，所述正月牙透镜A-2与负月牙透镜A-3之间的空气间隔是2.11mm，所述负月牙透镜A-3与第一胶合组之间的空气间隔是2.1mm。
5.根据权利要求1所述的长焦距两档视场跟踪测量镜头，其特征在于：所述切换镜组C中，所述负月牙透镜C-1与双凸透镜C-2之间的空气间隔是38.12mm，所述双凸透镜C-2与正牙透镜C-3之间的空气间隔是5.21mm，所述正月牙透镜C-3与第二胶合组之间的空气间隔是22.45mm。
6.根据权利要求1所述的长焦距两档视场跟踪测量镜头，其特征在于：所述正月牙透镜A-2、前组隔圈Ⅰ、正月牙透镜A-1依次安装于前组镜筒内并通过前组压圈Ⅰ固定压紧，所述负月牙透镜A-3、前组隔圈Ⅱ以及第一胶合组依次安装于前组镜筒内并通过前组压圈Ⅱ固定压紧；所述前组镜筒经螺钉法兰与光栏座相连接，光栏片通过光栏铆钉依次叠加安装在所述光栏座上，光栏动环与光栏钢珠组成滚动轴承结构并通过光栏动环压圈压紧在所述光栏座上，光栏电机通过光栏电机架与光栏电机立柱安装在所述光栏座上，两个光栏限位开关通过光栏限位开关架安装在所述光栏座上。
7.根据权利要求1所述的长焦距两档视场跟踪测量镜头，其特征在于：所述负月牙透镜C-1通过短焦压圈Ⅰ压紧固定在短焦镜座上，所述正月牙透镜C-3、短焦隔圈以及双凸透镜C-2按照先后顺序固定安装在短焦镜筒上并通过短焦压圈Ⅱ压紧固定，所述第二胶合组通过短焦压圈Ⅲ压紧固定在短焦镜筒内，所述双凹透镜D-1与第三胶合组经长焦压圈压紧固定在长焦镜筒内，所述短焦镜筒与长焦镜筒通过螺纹对称偏心安装在切换镜筒上；所述切换镜筒的中心穿设有与其螺纹连接的切换转轴，所述切换转轴通过螺纹与连接法兰固定连接，切换电机通过切换电机架与切换电机立柱安装在所述连接法兰上，两个切换限位开关通过切换限位开关架安装在所述连接法兰上，机械定位组件通过机械定位架安装在所述连接法兰上，切换罩筒通过螺钉安装在所述连接法兰上，所述切换罩筒通过切换钢珠和切换转轴压圈安装在切换转轴上形成滚动轴承结构。
8.根据权利要求1所述的长焦距两档视场跟踪测量镜头，其特征在于：聚焦垫片、双凸透镜E-1通过聚焦压圈固定压紧在聚焦镜座上，聚焦镜筒通过研磨配合安装于聚焦主镜筒上，所述聚焦主镜筒上有加工两个180°精密均布的直槽，聚焦凸轮上加工了两条180°精密均布的线性斜槽并通过聚焦凸轮压圈安装于聚焦主镜筒上，聚焦导钉的一端与聚焦镜筒固定连接，所述聚焦导钉的另一端穿过直槽与线性斜槽滑动配合，聚焦电机通过聚焦电机架安装在聚焦主镜筒上；摄像机防尘罩通过螺纹连接在聚焦主镜筒上，摄像机通过摄像机移动板与摄像机压板通过螺钉安装固定在摄像机架上，所述摄像机架通过螺钉连接在聚焦镜筒上。
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