CN111650718A - 一种红外连续变焦镜头及红外连续变焦镜头清晰度补偿方法 - Google Patents

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杨宏双
陈德光
李荣刚
季云松
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/28—Systems for automatic generation of focusing signals
    • G02B7/282—Autofocusing of zoom lenses

Abstract

本发明公开了一种红外连续变焦镜头及红外连续变焦镜头清晰度补偿方法，红外连续变焦镜头包括聚焦镜组、变焦镜组、温标模块、调焦模块、变倍电机，聚焦镜组、变焦镜组沿物方至像方依次叠置组成光学系统，变焦镜组与温标模块和变倍电机分别连接，温标模块与调焦模块连接，调焦模块与变倍电机连接，所述温标模块对红外连续变焦镜头进行温度标定，所述调焦模块根据温标模块的温度标定确定调焦位置，所述调焦模块根据调焦位置驱动变倍电机调节光学系统的镜片位置。本发明可以对光学系统进行温度分析，补偿红外连续变焦镜头由于温度变化引起的成像质量的变化，改善成像质量，确保镜头处于清晰度最佳的位置。

Description

一种红外连续变焦镜头及红外连续变焦镜头清晰度补偿方法
技术领域
本发明涉及光学成像技术领域，具体涉及一种红外连续变焦镜头及红外连续变焦镜头清晰度补偿方法。
背景技术
红外热成像技术是当前高技术领域发展的一个热点，红外热成像技术的发展促进了前端红外光学技术的发展。目前常用的红外镜头有红外定焦镜头和红外变焦镜头，其中红外连续变焦镜头的视场是连续可变的，可以实现远距离目标的观测及连续跟踪，具有探测精度高等特点，是未来红外成像技术的发展方向。
但是，红外光学材料的折射率温度变化系数较大，当环境温度发生变化时，红外光学镜头产生热离焦，红外光学系统的像面热漂移较大，由此导致像质降低；此外，在红外连续变焦镜头中，环境温度变化会导致每个变焦位置的离焦量不尽相同，需要较为复杂的变焦曲线以适应不同的环境温度，从而使得变焦机构的控制越复杂，调机繁琐。
目前技术中，没有充分考虑温度变化的影响，只能依靠自身材料的特性去维持原有的物理特性。这种设计方案是静态的，在温度变化很小或没有变化时，还能适应周围的环境；在温度明显变化时，由于没有采取动态的温度补偿方法，镜头成像质量清晰度会发生明显的下降。
发明内容
为了克服背景技术存在的缺陷，本发明的目的在于，提供红外连续变焦镜头及红外连续变焦镜头清晰度补偿方法，可以对光学系统进行温度分析，补偿红外连续变焦镜头由于温度变化引起的成像质量的变化，改善成像质量，确保镜头处于清晰度最佳的位置。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
提供一种红外连续变焦镜头清晰度补偿方法，红外连续变焦镜头包括聚焦镜组、变焦镜组、温标模块、调焦模块、变倍电机，聚焦镜组、变焦镜组沿物方至像方依次叠置组成光学系统，变焦镜组与温标模块和变倍电机分别连接，温标模块与调焦模块连接，调焦模块与变倍电机连接，所述温标模块对红外连续变焦镜头进行温度标定，所述调焦模块根据温标模块的温度标定确定调焦位置，所述调焦模块根据调焦位置驱动变倍电机调节光学系统的镜片位置，其特征在于，该方法包括红外连续变焦镜头温度标定，将红外连续变焦镜头放入温箱中，将全温度范围划分为多个不同的温度段，在多个不同的温度段下，对红外连续变焦镜头进行温度标定得出调焦位置随温度变化的曲线函数；红外连续变焦镜头变焦匹配，光学系统利用温度标定工作得出调焦位置随温度变化的曲线函数，计算得出红外连续变焦镜头在不同温度下所对应的调焦位置；红外连续变焦镜头焦距调节，调节红外连续变焦镜头光学系统的镜片位置以连续变焦，所述红外连续变焦镜头温度标定，具体步骤如下：
将红外连续变焦镜头放入温箱中，将全温度范围划分为K个不同的温度段，在不同的温度段下，对红外连续变焦镜头进行温度标定工作；
即当温度为T1时，分别调节N个视场下对应的调焦位置使得成像清晰，可以得到N个位置坐标（fn，L1n），其中fn 为视场大小，L1n为调焦位置，1≤n≤N，n为整数；
当温度为T2时，再次调节N个视场下对应的调焦位置使得成像清晰，可以得到N个成像清晰的位置坐标（fn，L2n）；
以此类推，当温度为TK时，可以得到N个成像清晰的位置坐标（fn，LKn），这里N个视场大小是不变的，但调焦位置是随温度变化而变化的，经过上述步骤，得到K×N个坐标数据；
利用所述坐标数据进行温度标定，将K×N个坐标数据输入上位机进行曲线拟合，得到N条调焦位置随温度变化的曲线函数L=aT+b。
进一步地，所述全温度范围值为-40至60摄氏度。
进一步地，所述红外连续变焦镜头变焦匹配，具体步骤如下：通过判断红外连续变焦镜头当前所在的视场区域，调用该视场下对应的温度函数曲线，根据温度函数曲线得出该视场温度下所对应的调焦位置。
进一步地，所述红外连续变焦镜头焦距调节，具体步骤如下：根据当前环境温度的调焦位置，驱动控制电机调节光学系统变焦镜组的镜片位置，实现连续变焦。
本发明有益效果：
1、本发明的红外连续变焦镜头及红外连续变焦镜头清晰度补偿方法，分析了红外变焦光学系统的温度效应，并对此光学系统进行了温度补偿设计，给出了光学参数随温度变化的公式，以使红外连续变焦镜头在整个工作温度范围内的变焦过程中保持良好的成像质量。可以看出，当温度变化时，红外光学系统可以保持成像清晰；当视场变化时，红外光学系统同样可以保持成像清晰。
2、本发明的红外连续变焦镜头清晰度补偿方法的环境适应性、温度适应性较好，可以在环境温度变化范围内的变焦过程中成像清晰，降低了机电控制的复杂性，提升红外变焦系统的工程化水平。
为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对其进行详细说明。
附图说明
图1所示为本发明的红外连续变焦镜头模块图。
图2所示为本发明的温度曲线函数图。
图3所示为本发明的红外连续变焦镜头工作流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅附图1至图3，本实施例的红外连续变焦镜头，包括聚焦镜组、变焦镜组、温标模块、调焦模块、变倍电机，聚焦镜组、变焦镜组沿物方至像方依次叠置组成光学系统，变焦镜组与温标模块和变倍电机分别连接，温标模块与调焦模块连接，调焦模块与变倍电机连接，所述温标模块对红外连续变焦镜头进行温度标定，所述调焦模块根据温标模块的温度标定确定调焦位置，所述调焦模块根据调焦位置驱动变倍电机调节光学系统的镜片位置。
所述红外连续变焦镜头还包括编码器，编码器与变倍电机和调焦模块分别连接，编码器传感变倍电机信号并将所述变倍电机信号输送至调焦模块，调焦模块根据变倍电机信号，驱动变倍电机调节变焦镜组的镜片位置。
本实施例的红外连续变焦镜头清晰度补偿方法，包括红外连续变焦镜头温度标定，将红外连续变焦镜头放入温箱中，将全温度范围划分为多个不同的温度段，在多个不同的温度段下，对红外连续变焦镜头进行温度标定得出调焦位置随温度变化的曲线函数；红外连续变焦镜头变焦匹配，光学系统利用温度标定工作得出调焦位置随温度变化的曲线函数，计算得出红外连续变焦镜头在不同温度下所对应的调焦位置；红外连续变焦镜头焦距调节，调节红外连续变焦镜头光学系统的镜片位置以连续变焦。
红外连续变焦镜头温度标定，具体步骤如下：
将红外连续变焦镜头放入温箱中，将全温度范围划分为K个不同的温度段，在不同的温度段下，对红外连续变焦镜头进行温度标定工作；
即当温度为T1时，分别调节N个视场下对应的调焦位置使得成像清晰，可以得到N个位置坐标（fn，L1n），其中fn 为视场大小，L1n为调焦位置，1≤n≤N，n为整数；
当温度为T2时，再次调节N个视场下对应的调焦位置使得成像清晰，此时又可以得到N个成像清晰的位置坐标（fn，L2n）；
以此类推，当温度为TK时，又可得到N个成像清晰的位置坐标（fn，LKn），这里N个视场大小是不变的，但调焦位置是随温度变化而变化的，经过上述步骤，可以得到K×N个坐标数据。利用上述坐标数据进行温度标定，将K×N个坐标数据输入上位机进行曲线拟合，可以得到N条调焦位置随温度变化的曲线函数L=aT+b。
红外连续变焦镜头工作过程中，光学系统利用温度标定工作得出调焦位置随温度变化的曲线函数，计算得出红外连续变焦镜头在不同温度下所对应的调焦位置。
红外连续变焦镜头变焦匹配，具体步骤如下：光学系统首先通过判断红外连续变焦镜头当前所在的视场区域，然后调用该视场下对应的温度函数曲线，根据温度函数曲线得出该视场温度下所对应的调焦位置。
红外连续变焦镜头焦距调节，具体步骤如下：
根据当前环境温度的调焦位置，驱动控制电机调节光学系统变焦镜组的镜片位置，实现连续变焦，改善成像质量，保证成像清晰。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。故凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明之形状、构造及原理所作的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种红外连续变焦镜头清晰度补偿方法，红外连续变焦镜头包括聚焦镜组、变焦镜组、温标模块、调焦模块、变倍电机，聚焦镜组、变焦镜组沿物方至像方依次叠置组成光学系统，变焦镜组与温标模块和变倍电机分别连接，温标模块与调焦模块连接，调焦模块与变倍电机连接，所述温标模块对红外连续变焦镜头进行温度标定，所述调焦模块根据温标模块的温度标定确定调焦位置，所述调焦模块根据调焦位置驱动变倍电机调节光学系统的镜片位置，其特征在于，该方法包括红外连续变焦镜头温度标定，将红外连续变焦镜头放入温箱中，将全温度范围划分为多个不同的温度段，在多个不同的温度段下，对红外连续变焦镜头进行温度标定得出调焦位置随温度变化的曲线函数；红外连续变焦镜头变焦匹配，光学系统利用温度标定工作得出调焦位置随温度变化的曲线函数，计算得出红外连续变焦镜头在不同温度下所对应的调焦位置；红外连续变焦镜头焦距调节，调节红外连续变焦镜头光学系统的镜片位置以连续变焦，所述红外连续变焦镜头温度标定，具体步骤如下：
将红外连续变焦镜头放入温箱中，将全温度范围划分为K个不同的温度段，在不同的温度段下，对红外连续变焦镜头进行温度标定工作；
即当温度为T1时，分别调节N个视场下对应的调焦位置使得成像清晰，可以得到N个位置坐标（fn，L1n），其中fn 为视场大小，L1n为调焦位置，1≤n≤N，n为整数；
当温度为T2时，再次调节N个视场下对应的调焦位置使得成像清晰，可以得到N个成像清晰的位置坐标（fn，L2n）；
以此类推，当温度为TK时，可以得到N个成像清晰的位置坐标（fn，LKn），这里N个视场大小是不变的，但调焦位置是随温度变化而变化的，经过上述步骤，得到K×N个坐标数据；
利用所述坐标数据进行温度标定，将K×N个坐标数据输入上位机进行曲线拟合，得到N条调焦位置随温度变化的曲线函数L=aT+b。
2.根据权利要求1所述的红外连续变焦镜头清晰度补偿方法，其特征在于，所述全温度范围值为-40至60摄氏度。
3.根据权利要求1所述的红外连续变焦镜头清晰度补偿方法，其特征在于，所述红外连续变焦镜头变焦匹配，具体步骤如下：通过判断红外连续变焦镜头当前所在的视场区域，调用该视场下对应的温度函数曲线，根据温度函数曲线得出该视场温度下所对应的调焦位置。
4.根据权利要求1所述的红外连续变焦镜头清晰度补偿方法，其特征在于，所述红外连续变焦镜头焦距调节，具体步骤如下：根据当前环境温度的调焦位置，驱动控制电机调节光学系统变焦镜组的镜片位置，实现连续变焦。
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