25.2倍变焦距高分辨率电视摄像镜头
技术领域
本实用新型涉及视频技术的光学摄像装置,特别是一种25.2倍变焦距高分辨率电视摄像镜头,具备对大视场作特定搜索又能作小区域放大观察。
背景技术
传统的机械补偿式变焦距镜头普遍存在着由外形体积、制造工艺等因素导致变焦距镜头变倍比小、放大倍数较低、清晰度较差、不能与高精度摄像机匹配等缺点。
实用新型内容
为了克服现有变焦距镜头的不足,本实用新型的目的在于提供一种25.2倍变焦距高分辨率电视摄像镜头,其变倍比较大、放大倍数较高、清晰度较高、能与高精度摄像机匹配。
为了实现上述目的,本实用新型的技术方案是:一种25.2倍变焦距高分辨率电视摄像镜头,所述摄像镜头的光学结构沿光线入射方向依次设有光焦度为正的前固定组A、光焦度为负的变倍组B、光焦度为负的补偿组C、可变光栏组件D以及光焦度为正的后固定组E,所述前固定组A依次设有由负月牙透镜A-1与双凸透镜A-2密接的第一胶合组、双凸透镜A-3以及双凹透镜A-4,所述变倍组B依次设有双凹透镜B-1以及由双凹透镜B-2与双凸透镜B-3密接的第二胶合组,所述补偿组C设有由双凹透镜C-1和正月牙透镜C-2密接的第三胶合组,所述后固定组E前部依次设有双凸透镜E-1、正月牙透镜E-2、由双凸透镜E-3与双凹透镜E-4密接的第四胶合组以及正月牙透镜E-5,后部依次设有负月牙透镜E-6和正月牙透镜E-7。
进一步的,所述前固定组A和变倍组B之间的空气间隔是1.7~83.5mm,所述变倍组B和补偿组C之间的空气间隔是71.5~3.1mm,所述补偿组C和后固定组E之间的空气间隔是21.5~3.2mm。
进一步的,所述前固定组A中的第一胶合组和双凸透镜A-3之间的空气间隔是0.2mm,所述双凸透镜A-3和双凹透镜A-4之间的空气间隔是2.2mm。
进一步的,所述变倍组B中的双凹透镜B-1和第二胶合组之间的空气间隔是1.6mm。
进一步的,所述后固定组E中的双凸透镜E-1和正月牙透镜E-2之间的空气间隔是0.2mm,所述正月牙透镜E-2和第四胶合组之间的空气间隔是0.2mm,所述第四胶合组和正月牙透镜E-5之间的空气间隔是0.2mm,所述正月牙透镜E-5和负月牙透镜E-6之间的空气间隔是6.0mm,所述负月牙透镜E-6和正月牙透镜E-7之间的空气间隔是24.5mm。
进一步的,所述摄像镜头的机械结构包括前固定组件、变倍组件、变倍凸轮组件、补偿组件、后固定组件、摄像机组件、控制板以及电源板,所述摄像镜头的前部周侧设有电动聚焦机构,所述摄像镜头的中部周侧设有电动连续变焦机构,所述摄像镜头的后部周侧设有电动调光机构。
进一步的,所述电动连续变焦机构设置有实现焦距实时反馈功能的变焦电位器,所述变焦电位器为精密电位器。
进一步的,所述前固定组件包括前组镜筒和聚焦镜筒,所述双凹透镜A-4、双凸透镜A-3、第一胶合组依次装入前组镜筒内并由前组压圈Ⅰ压紧,所述第一胶合组和双凸透镜A-3之间设有前组隔圈Ⅰ,所述双凸透镜A-3和双凹透镜A-4之间设有前组隔圈Ⅱ,所述前组镜筒由前组压圈Ⅱ压紧于聚焦镜筒内;所述电动聚焦机构包括聚焦电机、聚焦镜筒以及精确控制聚焦位置的聚焦霍尔元件,所述聚焦电机通过聚焦电机架安置在主镜筒上,所述聚焦霍尔元件通过聚焦限位支架安装在主镜筒上,所述主镜筒上开设有三个精密加工且120°均布的导槽,所述聚焦电机的电机轴上安装有聚焦齿轮,所述聚焦镜筒安装有与聚焦齿轮相啮合的聚焦环,所述聚焦镜筒周侧上固定有三个120°均布的聚焦拨钉,所述聚焦拨钉与主镜筒上的导槽相配合。
进一步的,所述变倍组件和补偿组件均安装在三根导杆上并能平稳地进行滑动,所述三根导杆通过凸轮盖板分别固定在主镜筒上,所述变倍凸轮组件的变焦凸轮通过凸轮盖板固定在主镜筒内,所述变焦凸轮上开设有精密加工的两条曲线槽,所述主镜筒与连接底座相连接;所述电动连续变焦机构包括变焦电机、变焦凸轮以及用于精确控制长短焦位置的变焦霍尔元件,所述变焦霍尔元件通过变焦限位支架安装在主镜筒上,所述变焦电机通过变焦电机架安装在主镜筒上,所述变焦电机的电机轴上安装有分别与变焦凸轮、变焦电位器齿轮相啮合的变焦齿轮。
进一步的,所述后固定组件包括光栏座和后组镜筒,所述双凸透镜E-1、正月牙透镜E-2、第四胶合组、正月牙透镜E-5依次安装于光栏座内并由后组压圈Ⅰ压紧,所述双凸镜片E-1和正月牙透镜E-2之间设有后组隔圈Ⅰ,所述正月牙透镜E-2和第四胶合组之间设有后组隔圈Ⅱ,所述第四胶合组和正月牙透镜E-5之间设置有后组隔圈Ⅲ;所述负月牙透镜E-6和正月牙透镜E-7分别通过后组压圈Ⅱ、后组压圈Ⅱ分别固定安装在后组镜筒内;所述电动调光机构包括光栏电机、光栏调节环、光栏动环、光栏片以及用于精确控制光栏开口大小位置的光栏限位开关,所述光栏限位开关通过光栏限位支架安装在光栏座上,所述光栏电机通过光栏电机架安装在光栏座上,所述光栏电机的电机轴上安装有与光栏调节环相啮合的光栏齿轮,所述光栏调节环由光栏调节环压圈压紧在光栏座上,所述光栏动环上固定有头部与光栏调节环内侧凹槽相配合的光栏拨钉,所述光栏动环由光栏动环压圈压紧在光栏座内,所述光栏动环带动光栏片转动。
与现有技术相比,本实用新型具有以下优点:该摄像镜头的光学结构由光焦度为正的前固定组A、光焦度为负的变倍组B、光焦度为负的补偿组C及光焦度为正的后固定组E四个组元组成,具有变倍比较大、放大倍数较高、清晰度较高、能与高精度摄像机匹配等优点,可实现电动连续变焦、电动聚焦、电动调光、焦距实时反馈等功能。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
图1为本实用新型实施例的光学结构示意图。
图2为本实用新型实施例的机械结构主视图。
图3为本实用新型实施例的机械结构右视图。
图4为本实用新型实施例的机械结构左视图。
图5为本实用新型实施例的机械结构立体图。
图6为本实用新型实施例的电动聚焦机构主视图。
图7为本实用新型实施例的电动聚焦机构左视图。
图8为本实用新型实施例的电动聚焦机构立体图。
图9为本实用新型实施例的电动变焦机构主视图。
图10为本实用新型实施例的电动变焦机构右视图。
图11为本实用新型实施例的电动变焦机构立体图。
图12为本实用新型实施例的电动调光机构主视图。
图13为本实用新型实施例的电动调光机构右视图。
图14为本实用新型实施例的电动调光机构立体图。
图1中:A.前固定组A,A-1.负月牙透镜A-1,A-2.双凸透镜A-2,A-3.双凸透镜A-3,A-4.双凹透镜A-4;B.变倍组B,B-1.双凹透镜B-1,B-2.双凹透镜B-2,B-3.双凸透镜B-3;C.补偿组C,C-1.双凹透镜C-1,C-2.正月牙透镜C-2;D.可变光栏组件D;E.后固定镜组E,E-1.双凸透镜E-1,E-2.正月牙透镜E-2,E-3.双凸透镜E-3,E-4.双凹透镜E-4,E-5.正月牙透镜E-5,E-6.负月牙透镜E-6,E-7.正月牙透镜E-7。
图2~5中:2-1.前固定组件,2-2.变倍组件,2-3.变倍凸轮组件,2-4.补偿组件,2-5.后固定组件,2-6.摄像机组件,2-7.控制板,2-8.电源板,2-9.电动聚焦机构,2-10.电动连续变焦机构,2-11.电动光栏机构。
图6~8中:3-1.负月牙透镜A-1,3-2.双凸透镜A-2,3-3.双凸透镜A-3,3-4.双凹透镜A-4,3-5.前组压圈Ⅰ,3-6.前组压圈Ⅱ,3-7.聚焦环,3-8.聚焦镜筒,3-9.聚焦拨钉,3-10.前组隔圈Ⅰ,3-11.前组镜筒,3-12.前组隔圈Ⅱ,3-13.聚焦电机架,3-14.聚焦齿轮,3-15.聚焦限位支架,3-16.聚焦霍尔元件,3-17.聚焦磁铁座,3-18.聚焦磁铁,3-19.聚焦电机立柱,3-20.聚焦电机。
图9~11中:4-1.主镜筒,4-2.凸轮盖板,4-3.导杆,4-4.变焦凸轮,4-5.连接底座,4-6.变焦磁铁座,4-7.变焦磁铁,4-8.变焦限位支架,4-9.变焦霍尔元件,4-10.变焦电位器,4-11.变焦电位器齿轮,4-12.变焦齿轮,4-13.变焦电机架,4-14.变焦电机。
图12~14中:5-1.双凸透镜E-1,5-2.正月牙透镜E-2,5-3.双凸透镜E-3,5-4.双凹透镜E-4,5-5.正月牙透镜E-5,5-6.光栏片,5-7.光栏座,5-8.光栏动环压圈,5-9.光栏动环,5-10.光栏座,5.11光栏拨钉,5-12.光栏调节环,5-13.光栏调节环压圈,5-14.后组压圈Ⅱ,5-15.负月牙透镜E-6,5-16.后组镜筒,5-17.正月牙透镜E-7,5-18.后组压圈Ⅲ,5-19.后组压圈Ⅰ,5-20.后组隔圈Ⅲ,5-21.后组隔圈Ⅱ,5-22.后组隔圈Ⅰ,5-23.开关拨片,5-24.光栏限位支架,5-25.光栏限位开关,5-26.光栏齿轮,5-27.光栏电机架,5-28.光栏电机,5-29.光栏过轮。
具体实施方式
如图1所示,一种25.2倍变焦距高分辨率电视摄像镜头,所述摄像镜头的光学结构沿光线入射方向依次设有光焦度为正的前固定组A、光焦度为负的变倍组B、光焦度为负的补偿组C、可变光栏组件D以及光焦度为正的后固定组E,所述前固定组A依次设有由负月牙透镜A-1与双凸透镜A-2密接的第一胶合组、双凸透镜A-3以及双凹透镜A-4,所述变倍组B依次设有双凹透镜B-1以及由双凹透镜B-2与双凸透镜B-3密接的第二胶合组,所述补偿组C设有由双凹透镜C-1和正月牙透镜C-2密接的第三胶合组,所述后固定组E前部依次设有双凸透镜E-1、正月牙透镜E-2、由双凸透镜E-3与双凹透镜E-4密接的第四胶合组以及正月牙透镜E-5,后部依次设有负月牙透镜E-6和正月牙透镜E-7。
在本实施例中,所述前固定组A和变倍组B之间的空气间隔是1.7~83.5mm,所述变倍组B和补偿组C之间的空气间隔是71.5~3.1mm,所述补偿组C和后固定组E之间的空气间隔是21.5~3.2mm。
在本实施例中,所述前固定组A中的第一胶合组和双凸透镜A-3之间的空气间隔是0.2mm,所述双凸透镜A-3和双凹透镜A-4之间的空气间隔是2.2mm。
在本实施例中,所述变倍组B中的双凹透镜B-1和第二胶合组之间的空气间隔是1.6mm。
在本实施例中,所述后固定组E中的双凸透镜E-1和正月牙透镜E-2之间的空气间隔是0.2mm,所述正月牙透镜E-2和第四胶合组之间的空气间隔是0.2mm,所述第四胶合组和正月牙透镜E-5之间的空气间隔是0.2mm,所述正月牙透镜E-5和负月牙透镜E-6之间的空气间隔是6.0mm,所述负月牙透镜E-6和正月牙透镜E-7之间的空气间隔是24.5mm。
在本实施例中,由上述镜片组构成的光学结构达到了以下光学指标:(1)焦距:f′=13.5mm~340mm,倍比达25.2倍;(2)视场角范围:25.05°~0.99°;(3)短焦相对孔径:D/f′优于1/3;(4)镜头分辨率:适配于1/3″百万像素CCD摄像机或CMOS摄像机;(5)工作温度:-40℃~+60℃;(6)光路总长小于200mm;(7)总重量小于2.5Kg。
如图2~5所示,所述摄像镜头的机械结构从左往右依次为前固定组件2-1、变倍组件2-2、变倍凸轮组件2-3、补偿组件2-4、后固定组件2-5、摄像机组件2-6、控制板2-7、电源板2-8,所述摄像镜头的前部设有电动聚焦机构2-9,所述摄像镜头的中部设有电动连续变焦机构2-10,所述摄像镜头的后部设有电动调光机构2-11,所述摄像镜头的后部可与1/3″百万像素CCD摄像机对接,所述电动聚焦机构2-9、电动连续变焦机构2-10和电动调光机构2-11分别环绕分布在摄像镜头的周侧。其中,所述电动连续变焦机构2-10设置有一个实现焦距实时反馈功能的变焦电位器4-10,所述变焦电位器4-10为精密电位器,实现焦距实时反馈功能。
如图6~8所示,所述前固定组件2-1是用前组压圈Ⅰ(3-5)将双凹透镜A-4(3-4)、双凸透镜A-3(3-3)、双凸透镜A-2(3-2)和负月牙透镜A-1(3-1)密接的第一胶合组分别装入前组镜筒3-11内并通过前组压圈Ⅱ(3-6)压紧在聚焦镜筒3-8内,所述负月牙透镜A-1(3-1)是由前组压圈Ⅰ(3-5)压紧在前组镜筒3-11内,所述第一胶合组和双凸透镜A-3(3-3)之间设置有前组隔圈Ⅰ(3-10),所述双凸透镜A-3(3-3)和双凹透镜A-4(3-4)之间设置有前组隔圈Ⅱ(3-12)。所述电动聚焦机构2-9包括聚焦电机3-20、聚焦镜筒3-8以及精确控制聚焦位置的聚焦霍尔元件3-16,所述聚焦电机3-20通过聚焦电机架3-13安置在主镜筒4-1上,所述聚焦霍尔元件3-16通过聚焦限位支架3-15安装在主镜筒4-1上,所述主镜筒4-1上开设有三个精密加工且120°均布的导槽,所述聚焦电机3-20的电机轴上安装有聚焦齿轮3-14,所述聚焦镜筒3-8安装有聚焦环3-7,所述聚焦齿轮3-14通过与聚焦环3-7齿轮啮合后带动聚焦环3-7转动,所述聚焦环3-7带动聚焦镜筒3-8,所述聚焦镜筒3-8周侧上固定有三个120°均布的聚焦拨钉3-9,通过聚焦拨钉3-9与主镜筒4-1上的导槽相配合以引导聚焦镜筒3-8相对主镜筒4-1由螺旋运动转换为轴向运动,从而带动前固定组件2-1的前后移动,实现对远近目标的聚焦功能。
如图9~11所示,所述变倍组件2-2和补偿组件2-4均安装在三根导杆4-3上并能平稳地进行滑动,所述三根导杆4-3通过凸轮盖板4-2分别固定在主镜筒4-1上,所述变倍凸轮组件2-3的变焦凸轮4-4置入主镜筒4-1内并通过凸轮盖板4-2固定在主镜筒4-1内,通过研修保证变焦凸轮4-4在主镜筒4-1内灵活转动不得有窜动,所述变焦凸轮4-4上开设有精密加工的两条曲线槽,所述主镜筒4-1与连接底座4-5相连接。所述电动连续变焦机构2-10包括变焦电机4-14、变焦凸轮4-4以及用于精确控制长短焦位置的变焦霍尔元件4-9,所述变焦霍尔元件4-9通过变焦限位支架4-8安装在主镜筒4-1上,所述变焦电机4-14通过变焦电机架4-13安装在主镜筒4-1上,所述变焦电机4-14的电机轴上安装有变焦齿轮4-12,所述变焦齿轮4-12通过与变焦凸轮4-4齿轮啮合后带动变焦凸轮4-4转动,所述变焦凸轮4-4通过转动带动变倍组件2-2和补偿组件2-4沿变焦凸轮4-4曲线槽相对移动,从而实现镜头焦距的变化,完成变焦过程。同时,所述变焦齿轮4-12通过与变焦电位器齿轮4-11啮合后带动变焦电位器齿轮4-11转动,所述变焦电位器齿轮4-11的转动使得变焦电位器4-10的阻值发生改变,由此,焦距和变焦电位器4-10阻值之间形成一对一的关系,通过这种传感器方式可以实现焦距的实时反馈功能。
如图12~14所示,所述后固定组件2-5是将双凸透镜E-1(5-1),正月牙透镜E-2(5-2),双凸透镜E-3(5-3)和双凹透镜E-4(5-4)密接的第四胶合组,正月牙透镜E-5(5-5)分别安装于光栏座5-7内,所述正月牙型镜片E-5(5-5)由后组压圈Ⅰ(5-19)压紧在光栏座5-10内,所述双凸镜片E-1(5-1)和正月牙透镜E-2(5-2)之间设置有后组隔圈Ⅰ(5-22),所述正月牙透镜E-2(5-2)和第四胶合组之间设置有后组隔圈Ⅱ(5-21),所述第四胶合组和正月牙透镜E-5(5-5)之间设置有后组隔圈Ⅲ(5-20);所述后固定组件2-5还将负月牙透镜E-6(5-15)和正月牙透镜E-7(5-17)通过后组压圈Ⅱ(5-14)、后组压圈Ⅱ(5-18)分别装入后组镜筒5-16内。所述电动调光机构2-11包括光栏电机5-28、光栏调节环5-12、光栏动环5-9、光栏片5-6以及用于精确控制光栏开口大小位置的光栏限位开关5-25,所述光栏限位开关5-25通过光栏限位支架5-24安装在光栏座5-7上,所述光栏电机5-28通过光栏电机架5-27安装在光栏座5-7上,所述光栏电机5-28的电机轴上安装有光栏齿轮5-26,所述光栏齿轮5-26通过与光栏调节环5-12齿轮啮合后带动光栏调节环5-12转动,所述光栏调节环5-12由光栏调节环压圈5-13压紧在光栏座5-7上,所述光栏调节环5-12通过固定在光栏动环5-9上的光栏拨钉5-11带动光栏动环5-9转动,所述光栏动环5-9由光栏动环压圈5-8压紧在光栏座5-7内,所述光栏动环5-9带动光栏片5-6转动,从而控制光圈开口大小的变化,实现电动控制光圈大小的过程。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例,凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰,皆应属本实用新型的涵盖范围。