CN218767554U - 透雾长焦距三可变32倍变焦镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种透雾长焦距三可变32倍变焦镜头，其特征在于：透雾长焦距三可变32倍变焦镜头，其特征在于：沿光线入射方向布设的镜片组包括前固定透镜组、变倍透镜组、补偿透镜组、后固定透镜组和滤光片；所述前固定透镜组依次设有第一双凸透镜、由第一负月牙透镜和第一正月牙透镜密接而成的第一胶合组和第二正月牙透镜；所述变倍透镜组依次设有第一双凹透镜、由第二双凹透镜和第三正月牙透镜密接而成的第二胶合组和第三双凹透镜；本实用新型的优点：在保证大变倍比、长焦距、透雾功能的同时控制镜头总长，缩减镜头在整机系统的占用空间，具有电动调焦功能、电动变焦功能及电动透雾切换功能。

Description

透雾长焦距三可变32倍变焦镜头

技术领域

本实用新型涉及一种透雾长焦距三可变32倍变焦镜头，属于光电技术领域。

背景技术

国内外科技水平不断提升，对常规监测的摄像镜头提出了更高的要求，尤其体现在不仅需要高清晰度图像输出，还需要对目标既能作大区域小倍率的全景搜索，又能作小区域大倍率的放大观察；因此需要在传统变焦镜头的基础上，改变设计思路、改进设计结构，使之适应日益严酷的使用场景，提升竞争力。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述缺陷，提供一种透雾长焦距三可变32倍变焦镜头，该镜头克服了目前镜头无法同时满足高清、大变倍比、长焦、透雾的要求。

本实用新型透雾长焦距三可变32倍变焦镜头，其特征在于：沿光线入射方向布设的镜片组包括前固定透镜组、变倍透镜组、补偿透镜组、后固定透镜组和滤光片；所述前固定透镜组依次设有第一双凸透镜、由第一负月牙透镜和第一正月牙透镜密接而成的第一胶合组和第二正月牙透镜；所述变倍透镜组依次设有第一双凹透镜、由第二双凹透镜和第三正月牙透镜密接而成的第二胶合组和第三双凹透镜；所述补偿透镜组依次设有第二双凸透镜、由第二负月牙透镜和第三双凸透镜密接而成的第三胶合组和第四双凸透镜；所述后固定透镜组依次设有第四双凹透镜、由第五双凸透镜和第五双凹透镜密接而成的第四胶合组、由第三负月牙透镜和第六双凸透镜密接而成的第五胶合组。

进一步的，沿光线入射方向，所述前固定透镜组和变倍透镜组之间的空气间隔是4.5～75.53mm，变倍透镜组与补偿透镜组之间的空气间隔是6.05～103.03mm，补偿透镜组与后固定透镜组之间的空气间隔是4.5～34.87mm。

进一步的，沿光线入射方向，所述前固定透镜组中，第一双凸透镜与第一胶合组之间的空气间隔是0.2mm，第一胶合组与第二正月牙透镜之间的空气间隔是0.2mm；所述变倍透镜组中，第一双凹透镜与第二胶合组之间的空气间隔是3.4mm，第二胶合组与第三双凹透镜之间的空气间隔是6.1mm；所述补偿透镜组中，第二双凸透镜与第三胶合组之间的空气间隔为0.2mm，第三胶合组与第四双凸透镜之间的空气间隔为0.2mm；所述后固定透镜组中，第四双凹透镜与第四胶合组之间的空气间隔为0.2mm，第四胶合组与第五胶合组之间的空气间隔为1mm，由第五胶合组与滤光片之间的空气间隔为8mm。

进一步的，上述第一正月牙透镜和第二正月牙透镜由超低色散材料H-FK61制成。

进一步的，上述镜头的镜片组构成的光学系统达成如下的光学指标：

焦距：f′min=10.2mm，f′max=322mm；

相对孔径D/ f′=1/5；

视场角2ω=42.31°～1.39°；

光学长度∑L≤210mm；

变倍行程≤71.03mm；

镜头分辨率：与超百万像素CCD摄像机或CMOS摄像机适配，

透雾滤光片的透过光谱：750~950nm。

进一步的，上述镜头整体结构具有调焦机构、变焦机构和透雾切换机构，

其中调焦机构包括调焦镜组、调焦凸轮和调焦主镜筒，所述调焦镜组内安装有所述前固定透镜组的镜片，调焦主镜筒内安装所述调焦镜组、调焦凸轮，调焦凸轮上铣有线性斜槽，调焦主镜筒上铣有直槽；调焦镜组与调焦凸轮和调焦主镜筒通过调焦导钉组件联接，调焦电机齿轮与调焦凸轮上的齿轮啮合；调焦电机的输出端连接所述调焦电机齿轮，调焦电位器齿轮通过与调焦电机齿轮啮合带动调焦电位器的轴旋转。

进一步的，上述镜头变焦机构包括主镜筒、变倍镜组、变倍滑架、补偿镜组和补偿滑架，变倍镜组通过螺钉安装在变倍滑架上，组成变倍组件；补偿镜组通过螺钉安装在补偿滑架上，组成补偿组件；变倍滑架与补偿滑架分别装在主镜筒内，变焦凸轮通过前精密钢球、后精密钢球安装在主镜筒上，用由变倍凸轮压圈压紧，形成滚动轴承结构，变焦凸轮上铣有变倍、补偿曲线槽，变焦凸轮与变倍滑架、补偿滑架分别通过变倍导钉组件和补偿导钉组件连接；变倍电机齿轮和变焦电位器齿轮分别与变焦凸轮的齿轮啮合；变倍电机的输出端连接所述变倍电机齿轮，变焦电位器齿轮通过与变焦凸轮的齿轮啮合。

进一步的，上述透雾切换机构包括可见光滤光片与红外滤光片，所述可见光滤光片与红外滤光片分别安装在滤光片转盘上，滤光片转盘通过滤光片转盘轴固定在后组连接板上，滤光片电机输出端的齿轮通过滤光片过轮与滤光片转盘齿轮啮合。

本实用新型的优点：在保证大变倍比、长焦距、透雾功能的同时控制镜头总长，缩减镜头在整机系统的占用空间，具有电动调焦功能、电动变焦功能及电动透雾切换功能。

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是本实用新型实施例镜头光学示意图；

图2、3是图1的局部视图

图4是本实用新型实施例镜头结构示意图；

图5、6和7是本实用新型实施例镜头调焦机构的构造示意图；

图8和9是本实用新型实施例镜头变焦机构的构造示意图；

图10和11是本实用新型实施例镜头透雾切换组件示意图；

图中：11-前固定透镜组，12-变倍透镜组，13-补偿透镜组，14-后组定透镜组，15-滤光片；21-调焦凸轮压圈，22-调焦主镜筒，23-调焦镜组，24-调焦导钉组件，25-调焦凸轮，26-调焦电机架，27-微动开关，28-调焦齿轮，29-调焦电位器齿轮，210-调焦电机，211-调焦电位器；31-变倍镜组，32-变倍滑架，33-前排钢球，34-变倍导钉组件，35-变焦凸轮，36-主镜筒，37-后排钢球，38-变倍凸轮压圈，39-补偿镜组，310-补偿滑架，311-补偿导钉组件，312-连接底座，313-微动开关，314-微动开关支架，315-精密电位器，316-变倍电机，317-变焦电位器齿轮，318-变倍电机齿轮；41-后组连接板，42-可见光滤光片，43-滤光片转盘轴，44-滤光片霍尔元件，45-近红外滤光片，46-滤光片转盘，47-滤光片电机齿轮，48-滤光片过轮，49-滤光片电机。

具体实施方式：

参考图1-3，一种透雾长焦距三可变32倍变焦镜头，沿光线入射方向布设的镜片组包括前固定透镜组11、变倍透镜组12、补偿透镜组13、后固定透镜组14和滤光片15；所述前固定透镜组11依次设有第一双凸透镜111、由第一负月牙透镜112和第一正月牙透镜113密接而成的第一胶合组和第二正月牙透镜114；所述变倍透镜组12依次设有第一双凹透镜121、由第二双凹透镜122和第三正月牙透镜123密接而成的第二胶合组和第三双凹透镜124；所述补偿透镜组13依次设有第二双凸透镜131、由第二负月牙透镜132和第三双凸透镜133密接而成的第三胶合组和第四双凸透镜134；所述后固定透镜组14依次设有第四双凹透镜141、由第五双凸透镜142和第五双凹透镜143密接而成的第四胶合组、由第三负月牙透镜144和第六双凸透镜145密接而成的第五胶合组。

沿光线入射方向，所述前固定透镜组11和变倍透镜组12之间的空气间隔是4.5～75.53mm，变倍透镜组12与补偿透镜组13之间的空气间隔是6.05～103.03mm，补偿透镜组13与后固定透镜组14之间的空气间隔是4.5～34.87mm。

沿光线入射方向，所述前固定透镜组11中，第一双凸透镜111与第一胶合组之间的空气间隔是0.2mm，第一胶合组与第二正月牙透镜114之间的空气间隔是0.2mm；所述变倍透镜组12中，第一双凹透镜121与第二胶合组之间的空气间隔是3.4mm，第二胶合组与第三双凹透镜124之间的空气间隔是6.1mm；所述补偿透镜组13中，第二双凸透镜131与第三胶合组之间的空气间隔为0.2mm，第三胶合组与第四双凸透镜134之间的空气间隔为0.2mm；所述后固定透镜组14中，第四双凹透镜141与第四胶合组之间的空气间隔为0.2mm，第四胶合组与第五胶合组之间的空气间隔为1mm，由第五胶合组与滤光片15之间的空气间隔为8mm。

上述第一正月牙透镜113和第二正月牙透镜114由超低色散材料H-FK61制成。

上述镜片组构成的光学系统达成如下的光学指标：

焦距：f′min=10.2mm，f′max=322mm；

相对孔径D/ f′=1/5；

视场角2ω=42.31°～1.39°；

光学长度∑L≤210mm；

变倍行程≤71.03mm；

镜头分辨率：与超百万像素CCD摄像机或CMOS摄像机适配；

透雾滤光片的透过光谱：750~950nm。

在光学设计时，在前固定镜片组中设置第一正月牙透镜113和第二正月牙透镜114，且选用ED（超低色散）光学材料，这样提高了轴上光线高度最高的前固定组的光焦度承担能力，有效地降低了光学镜头二级光谱等像差，使镜头能在宽光谱范围内成像，且分辨率得到显著提高，达到超百万像素水平，可与高清晰度的摄像机适配。

考虑到雨、雪、薄雾等阴霾气候条件下，在空气中含有微小水粒，根据米氏散射理论：当散射粒子半径c与入射光线波长λ的比值c/λ较小时，在像面上图像的光能下降较小，据此在光学设计时，加大了近红外谱线（波长λ在750nm以上的谱线）的权重，使镜头在近红外波段也有较高的分辨率，并进行膜系优化设计，使光学镜头在450nm~950nm波段范围有高于80%的透过率。

参考图4，一种透雾长焦距三可变32倍变焦镜头的设计：整体结构具有调焦机构A、变焦机构B和透雾切换机构C，以及后固定组件D和探测器组件E，同时电机、电位器和微动开关进行背负式设计，减少镜头的占用空间。

参考图5-7，所述调焦机构选用光学系统前固定组镜片组成调焦镜组，调焦镜组23及调焦凸轮25分别通过与调焦主镜筒22研磨配合后装入调焦主镜筒22内，调焦凸轮25按光学系统对调焦量的要求铣上线性斜槽，调焦主镜筒22上铣直槽；用调焦导钉组件24将调焦镜组23与调焦凸轮25和调焦主镜筒22联接在一起，调焦电机齿轮28与调焦凸轮25上的齿轮啮合；当调焦电机210加电旋转，带动调焦凸轮25旋转时，通过调焦主镜筒22上的直槽限制，调焦镜组23的旋转运动转换为直线运动，从而实现对远近目标的调焦，完成调焦过程；当对远近目标的调焦，调焦电位器齿轮29通过与调焦电机齿轮28啮合带动调焦电位器211轴旋转，使变倍电位器211的阻值发生变化，经过适当的取样电路可以读出变倍电位器211的变化值，并传给控制中心，从而实现调焦距离值的显示；反之，通过控制中心给出命令，可实现调焦距离值的实时控制，在镜头合适位置添加温度传感器，实时监控温度变化，快速对环境变化做出应答，极大的缩短了电动聚焦的时间。

参考图8-9，镜头变焦机构：变倍镜组31通过螺钉安装在变倍滑架32上，组成变倍组件；补偿镜组39通过螺钉安装在补偿滑架310上，组成补偿组件；变倍滑架32与补偿滑架310分别通过与主镜筒36研磨配合后装入主镜筒36内，变焦凸轮35通过前精密钢球33、后精密钢球37安装在主镜筒36上，用变倍凸轮压圈38压紧，形成滚动轴承结构，把变焦凸轮35旋转时的滑动摩擦转变为滚动摩擦，以减少变焦凸轮35运动时的摩擦力；变焦凸轮35按光学变焦运动方程的要求分别铣上变倍、补偿曲线槽，然后用变倍导钉组件34和补偿导钉组件311把变焦凸轮35与变倍滑架32、补偿滑架310联接在一起；变倍电机齿轮318和变焦电位器齿轮317分别与变焦凸轮35的齿轮啮合；当变倍电机316转子作正、反向旋转运动时，使精密电位器315与变焦凸轮35同步转动；通过变倍、补偿曲线槽及变倍导钉组件34、补偿导钉组件311带动变倍滑架32、补偿滑架310按变倍、补偿曲线槽运动，主镜筒36上两条直槽起到支撑变倍导钉组件34和补偿导钉组件311的作用，并且使变倍滑架32、补偿滑架310的旋转运动变为直线运动，严格控制变倍导钉组件34和补偿导钉组件311与变焦凸轮35的曲线槽和主镜筒36的直线槽之间的配合间隙，保证变倍、补偿组件滑动平稳舒适、无卡滞；这样通过变倍电机316旋转实现变倍组件、补偿组件按变焦运动方程要求作前后直线运动，从而实现系统焦距的连续可变功能；当系统的焦距发生变化时，变焦电位器齿轮317通过与变焦凸轮35的齿轮啮合，使精密电位器315的轴旋转，则精密电位器315的阻值发生变化，通过适当的取样电路可以取出精密电位器315的变化值，并传给控制中心，从而实现焦距值的显示；反之，通过控制中心给出命令，可实现焦距的实时控制。

参考图10-11，可见光滤光片42与红外滤光片45分别按图所示位置装入滤光片转盘46内，滤光片转盘46通过滤光片转盘轴43固定在后组连接板41上，保证滤光片转盘46转动平稳、无卡滞，滤光片电机49输出端的齿轮通过滤光片过轮48与滤光片转盘齿轮46啮合，当滤光片电机49加电后，带动滤光片转盘46转动，滤光片霍尔元件44起到限位作用，从而实现可见光滤光片与红外滤光片之间的来回切换，最终达到透雾要求。

所述调焦电机、变倍电机和滤光片电机均采用背负式安装方式，镜头整体简洁、美观，电机齿轮设有打滑机构，齿轮通过锁紧螺母压紧压簧及打滑垫片固定，当电机过载时齿轮打滑，对电机进行保护。

所述调焦电机运转时，通过带动电机齿轮、过轮转动，使调焦凸轮转动；调焦凸轮通过三个均布的调焦导钉与调焦镜组联接；导钉在调焦主镜筒上开设的三个均布直槽作用下使调焦镜组作直线往返运动；这样电机的圆周运动带动调焦镜组做直线运动；电机正反转即可带动调焦镜组前后运动，从而实现调焦目的。

所述变倍电机运转时，通过带动电机齿轮、过轮转动，使变倍凸轮转动；变倍凸轮通过变倍导钉上的变倍、补偿滚子与变倍、补偿滑架联接；导钉在主镜筒上直槽作用下使变倍组件和补偿组件作直线往返运动，这样电机的圆周运动带动滑架做直线运动，电机正反转即可带动变倍机构前后运动，从而实现变倍目的。

所述调焦机构、变倍机构与滤光片切换机构采用螺钉及主正面配合联接，能够有效保证同心度需求，减小外形尺寸，使镜头尽量轻便、小巧。同时，兼顾到加工、装配、及调试的方便性。

镜头各螺纹联接处均涂胶紧固，各锥端紧定螺钉均抱窝涂胶紧固，保证联接牢靠，提高抗振动、耐冲击等性能。

镜头各组镜筒及各压圈、隔圈等内壁处均加工若干条宽度适当的齿纹，并涂上消光漆，利用零件内壁对杂散光辐射的散射和吸收，从而达到抑制杂散光的目的。

前调焦镜组用于对远近不同目标进行聚焦，弥补了大口径镜头景深小的缺陷；同时利用该调焦镜组对温度引起的像面漂移进行温度调焦，使得镜头在高低温状态下仍能良好成像。

上列较佳实施例，对本实用新型的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种透雾长焦距三可变32倍变焦镜头，其特征在于：沿光线入射方向布设的镜片组包括前固定透镜组、变倍透镜组、补偿透镜组、后固定透镜组和滤光片；所述前固定透镜组依次设有第一双凸透镜、由第一负月牙透镜和第一正月牙透镜密接而成的第一胶合组和第二正月牙透镜；所述变倍透镜组依次设有第一双凹透镜、由第二双凹透镜和第三正月牙透镜密接而成的第二胶合组和第三双凹透镜；所述补偿透镜组依次设有第二双凸透镜、由第二负月牙透镜和第三双凸透镜密接而成的第三胶合组和第四双凸透镜；所述后固定透镜组依次设有第四双凹透镜、由第五双凸透镜和第五双凹透镜密接而成的第四胶合组、由第三负月牙透镜和第六双凸透镜密接而成的第五胶合组。

2.根据权利要求1所述的透雾长焦距三可变32倍变焦镜头，其特征在于：

沿光线入射方向，所述前固定透镜组和变倍透镜组之间的空气间隔是4.5～75.53mm，变倍透镜组与补偿透镜组之间的空气间隔是6.05～103.03mm，补偿透镜组与后固定透镜组之间的空气间隔是4.5～34.87mm。

3.根据权利要求1或2所述的透雾长焦距三可变32倍变焦镜头，其特征在于：

沿光线入射方向，所述前固定透镜组中，第一双凸透镜与第一胶合组之间的空气间隔是0.2mm，第一胶合组与第二正月牙透镜之间的空气间隔是0.2mm；所述变倍透镜组中，第一双凹透镜与第二胶合组之间的空气间隔是3.4mm，第二胶合组与第三双凹透镜之间的空气间隔是6.1mm；所述补偿透镜组中，第二双凸透镜与第三胶合组之间的空气间隔为0.2mm，第三胶合组与第四双凸透镜之间的空气间隔为0.2mm；所述后固定透镜组中，第四双凹透镜与第四胶合组之间的空气间隔为0.2mm，第四胶合组与第五胶合组之间的空气间隔为1mm，由第五胶合组与滤光片之间的空气间隔为8mm。

4.根据权利要求3所述的透雾长焦距三可变32倍变焦镜头，其特征在于：

所述第一正月牙透镜和第二正月牙透镜由超低色散材料H-FK61制成。

5.根据权利要求3所述的透雾长焦距三可变32倍变焦镜头，其特征在于：

所述镜头的镜片组构成的光学系统达成如下的光学指标：

焦距：f′min=10.2mm，f′max=322mm；

相对孔径D/ f′=1/5；

视场角2ω=42.31°～1.39°；

光学长度∑L≤210mm；

变倍行程≤71.03mm；

镜头分辨率：与超百万像素CCD摄像机或CMOS摄像机适配，

透雾滤光片的透过光谱：750~950nm。

6.根据权利要求3所述的透雾长焦距三可变32倍变焦镜头，其特征在于：

所述镜头整体结构具有调焦机构、变焦机构和透雾切换机构，

其中调焦机构包括调焦镜组、调焦凸轮和调焦主镜筒，所述调焦镜组内安装有所述前固定透镜组的镜片，调焦主镜筒内安装所述调焦镜组、调焦凸轮，调焦凸轮上铣有线性斜槽，调焦主镜筒上铣有直槽；调焦镜组与调焦凸轮和调焦主镜筒通过调焦导钉组件联接，调焦电机齿轮与调焦凸轮上的齿轮啮合；调焦电机的输出端连接所述调焦电机齿轮，调焦电位器齿轮通过与调焦电机齿轮啮合带动调焦电位器的轴旋转。

7.根据权利要求6所述的透雾长焦距三可变32倍变焦镜头，其特征在于：

所述镜头的变焦机构包括主镜筒、变倍镜组、变倍滑架、补偿镜组和补偿滑架，变倍镜组通过螺钉安装在变倍滑架上，组成变倍组件；补偿镜组通过螺钉安装在补偿滑架上，组成补偿组件；变倍滑架与补偿滑架分别装在主镜筒内，变焦凸轮通过前精密钢球、后精密钢球安装在主镜筒上，用由变倍凸轮压圈压紧，形成滚动轴承结构，变焦凸轮上铣有变倍、补偿曲线槽，变焦凸轮与变倍滑架、补偿滑架分别通过变倍导钉组件和补偿导钉组件连接；变倍电机齿轮和变焦电位器齿轮分别与变焦凸轮的齿轮啮合；变倍电机的输出端连接所述变倍电机齿轮，变焦电位器齿轮通过与变焦凸轮的齿轮啮合。

8.根据权利要求6所述的透雾长焦距三可变32倍变焦镜头，其特征在于：所述透雾切换机构包括可见光滤光片与红外滤光片，所述可见光滤光片与红外滤光片分别安装在滤光片转盘上，滤光片转盘通过滤光片转盘轴固定在后组连接板上，滤光片电机输出端的齿轮通过滤光片过轮与滤光片转盘齿轮啮合。

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