CN2872393Y - 双镜头数码摄影望远镜 - Google Patents

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Abstract

一种双镜头数码摄影望远镜,其数码摄影组件与望远镜组装成为一体,数码摄影的成像物镜由一个长焦距物镜和一个短焦距物镜组成,在两个物镜的光路后面设置有由平行四边形铰链机构支撑的两块平面反射镜,两块平面反射镜分别相对于长焦距物镜和短焦距物镜的光路具有成45°角反射和平行两种状态,数码摄影的图像接收和处理组件设置在短焦距物镜的光路上,并位于平面反射镜的45°角反射光路后。本实用新型将两种不同焦距成像物镜用于数码成像系统中,采用两块平面反射镜构成的平行四边形铰链机构将两种不同焦距的成像镜头构成分时复用的变焦成像系统。实现了短焦距较大视场摄影,长焦距镜头望远摄影的双重功能。

Description

双镜头数码摄影望远镜
                        技术领域
本实用新型属于数码摄影和望远镜技术。
                        背景技术
众所周知,数码相机的基本工作原理是:景物经摄影物镜成像于固体图像传感器(CCD或CMOS)感光面上,图像传感器将光信号转换成电信号,电信号再经过模数(A/D)转换成数字信号,数字信号再经DSP数字图像处理器处理成数字图像存于存储媒体中,这种数字图像通过LCD显示器显示图像,或由电脑下载、保存,再由打印机输出照片供人观看。
目前数码摄影技术已达到高度集成化,数码照相机使用的固体图像传感器的感光面较小,因此与此相匹配的成像镜头的焦距较短,一般在5-9毫米,这对于一般近距离摄像,摄影效果较好,但是由于焦距太短,远摄效果不好,远摄能力太低。为了提高照相机的望远摄影能力,一般采用三种方式来实现,第一种是采用变焦镜头,变焦比越大,长焦焦距越长,其远摄能力越强。对于一般手动小变焦镜头变焦比在4倍以下,大变焦镜头变焦比在8倍以下。采用变焦镜头的缺陷主要是以下几方面:(1)变焦镜头光学透镜太多,一般12-15片,因此透光性较差。(2)由于变焦镜头在变焦过程中需要保持相对孔径变化不太大,一般都需要用自动光圈机构,因此结构复杂,体积较大,笨重,故在小型数码相机中难以实现,在一般小型数码相机中几乎没有采用手动变焦镜头。(3)一般变焦镜头的成像质量比定焦距镜头的成像质量差。(4)变焦镜头变焦过程中的像面漂移很难消除,很难装配、调校,特别较大变焦比的变焦镜头由于技术难度大,结构复杂,体积大,装配、调校困难,不易生产,生产成本高,因此一般较大变焦比的变焦镜头只用于高档数码照相机,摄像机中,采取提高变焦镜头的变焦比来提高远摄能力是有限的。第二种是更换镜头,更换长焦镜的镜头来提高远摄能力在单反照相机中使用较多,但在小型数码相机中没有采用,只在高档单反数码相机中使用。更换镜头方式的缺陷在于受互换性要求,各种镜头的工作距离、主机的工作距离要精确加工、调校,要做得非常精确,因此要有一整套接口技术才能实现,技术难度较大,使用不方便。第三种是在短焦距镜头上附加一组镜片构成增距镜头来提高远摄能力,由于其增幅不大,在数码相机中很少采用。
目前由于数码摄影技术的高度集成化,数码摄影装置已经非常小型化,为了使用携带方便,已有将数码摄影组件和望远镜组合为一体的数码摄影望远镜,但这种望远镜有的只是简单地对两者进行了组装,两者之间的光学成像系统都是相互独立的,并没有成为有机的一体,另有一种形式是数码摄影的成像物镜通过反光镜组的转换而借用望远镜的成像物镜,结构更简单,但成像物镜只有一个,不能兼顾长焦距和短焦距拍摄,数码摄影的功能因此显得比较弱。
                        发明内容
本实用新型的目的在于针对现有技术存在的不足,提供一种双镜头数码摄影望远镜,它采用两种不同焦距的摄影物镜构成的变焦分时复用成像系统,使数码摄像与望远镜有机地结合在一起。
本实用新型的技术方案如下:
一种双镜头数码摄影望远镜,是由数码摄影组件与望远镜组装成为一体构成,其创新点在于其中的数码摄影的成像物镜由一个长焦距物镜和一个短焦距物镜组成形成双镜头,其中一只也可以是一定变焦比的单环式的小变焦镜头,另一只是一定焦距的长焦距镜头,并在两个物镜的光路后面设置有由平行四边形铰链机构支撑的两块平面反射镜,两块平面反射镜分别相对于长焦距物镜和短焦距物镜的光路具有成45°角反射和平行两种状态,数码摄影的图像接收和处理组件(如图像传感器、A/D转换器、图像处理器、显示屏以及存储媒体等)设置在短焦距物镜的光路上,并位于平面反射镜的45°角反射光路之后,这样可以满足对远近不同的物体的清晰拍摄。
该双镜头数码摄影望远镜的长焦距物镜可以直接采用望远镜的一个物镜,长焦距物镜和短焦距物镜之间设置有调焦联动机构,使两只不同焦距的摄影镜头的起初最佳成像位置可以分别调试,调焦过程是联动的,旋转一只镜头带动另一只镜头移动从而实现了两种镜头同时调焦分时使用。
其中采用的望远镜可以是不同孔径、不同倍率的双筒望远镜、单筒望远镜、变倍(变焦)望远镜。
本实用新型的基本工作原理是采用两只不同焦距的摄影物镜,一只摄影物镜焦距较长、视场小,另一只焦距较短,视场大,再用两块平面反射镜构成平行四边形铰链机构将两只摄影物镜构成变焦分时复用成像系统。当两只反光镜同时处于水平时,短焦距的摄影物镜成为数码摄影物镜,此时长焦距物镜被还原成为望远镜的物镜,照相时可以通LCD显示屏或望远镜取景;当两反光镜同时处于45°时,长焦距摄影物镜成为数码摄影物镜,通LCD显示屏取景即可进行远摄影。另外转动其中一只物镜带动另一只物镜移动即可实现两镜头同时调焦,分时复用,以及望远镜调焦。
本实用新型的独特性和优越性如下:
1.采用双镜头分时复用系统,使其近距离大视场高品质摄影、远距离高品质望远摄影同时兼顾,既是远近摄影效果好的照相机,又是完整的望远镜,其极强的远摄能力和望远镜功效是一般数码摄影产品难以达到的,实用性极强。
2.由于设计了双镜头,可以根据需要构成很大的变焦比(非连续),这是连续变焦镜头难以实现的。这种双镜头中的长焦距摄影镜头的焦距可以是短焦距摄影镜头的几倍--几十倍,远摄能力极强,可以根据需要构成各种不同孔径,不同放大倍率的数码摄影望远镜,远摄分辨力不低于所构成的望远镜的分辨力。
3.数码摄影中的双镜头,其中每一只镜头都是独立的,成像质量高,光学透镜少,透光性好,易生产,装配调校容易,生产成本低。
本实用新型可广泛的应用于旅游观光,看体育比赛,演唱会,现场监视,监测,安防,刑侦,环境监察,取证和人们时常生活工作之中。
                        附图说明
图1是本实用新型的基本原理图;
图2-1是双镜头数码摄影单筒望远镜的结构图;
图2-2是图2-1的A-A剖面图;
图3-1是双镜头数码摄影单筒望远镜的外型图;
图3-2是图3-1的A-A剖面图。
                        具体实施方案
参见图1,本双镜头数码摄影望远镜的总原理是将数码摄影的组件与望远镜组装成为一体,由一个长焦距物镜1和一个短焦距物镜11组成数码摄影的成像物镜,且长焦距物镜1又是望远镜的物镜,在两个物镜的光路后面设置由平行四边形铰链机构支撑的两块平面反射镜2和10,通过扳动平行四边形铰链机构,使两块平面反射镜2和10分别相对于长焦距物镜1和短焦距物镜11的光路具有成45°角反射和平行两种状态(图中显示的是第一种状态),数码摄影的组件COMS固体图像传感器9、A/D转换器8、DSP数字图像处理器7、TFT-LCD显示屏6以及存储媒体5依次设置在短焦距物镜11的光路上,并位于平面反射镜10的45°角反射光路之后。望远镜的转像棱镜3和目镜4依次设置在长焦距物镜1光路上,并在平面反射镜2之后。
本实用新型的技术方案在单筒望远镜和双筒望远镜上的具体实施结构如下:
实施例1:双镜头数码摄影单筒望远镜
图2-1,图2-2显示的是一种双镜头数码摄影单筒望远镜实施方案。其基本组成部件如下:201.长焦距摄影物镜、202.短距摄影物镜、203.导筒I、204.导筒II、205.外镜筒、206.连接板、207.压圈、208.反光镜一、209.反光镜二、210.反光镜支座、211.调校螺钉、212.定位弹片、213.铰链板、214.转像棱镜、215.滤光片、216.望远镜目镜组、217.CMOS固体图像传感器、218.SD卡、219.USB、AV输出口、220.TFT-LCD彩色显示器、221.数码摄影电路模组、222.电池盒、223.闪光灯组件。
部件之间的结构关系:长焦距摄影物镜201中的镜筒与导筒I203通过螺纹连接,转动长焦距摄影物镜201可作前后调焦移动,导筒I203与壳体螺纹连接,转动导筒I203可使长焦距摄影物镜201前后移动校正成像位置,以保证成像清晰,校好后点胶将导筒I203与壳体固定,导筒I203与压圈207起限位作用。
短距摄影物镜202与外镜筒205通过螺纹连,转动短距摄影物镜202可调校好成像位置,导筒II204与壳体连为一体,导筒II204与外镜筒205为滑动配合,连接板206的一端开有部份圆弧面和防止转动的凸块,与之相配的外镜筒205开有一环型槽和一缺口,连接板206与长焦距摄影物镜201中的镜筒相连处的一端也有部份圆弧面,先将连接板206插入外镜筒205的环形槽和防转缺口中,再用压圈207将连接板206的另一端限制在长焦距摄影物镜201中的镜筒与压圈207形成的环形槽中,转长焦距摄影物镜201通过连接板206就能带动短距摄影物镜202一起移动,这样就实现了双筒镜头间分别调校最佳成像位置、调焦过程联动。
反光镜一208、反光镜二209、反光镜支座210、调校螺钉211、定位弹片212和铰链板213构成双反光镜平行四边形铰链机构,,211是反光镜45°调节螺钉,定位弹片212起定位作用,拨动反光镜二209的扳手部位可使两反光镜同时从45°角位置转换成水平状态。当两反光镜处于与水平面成45°角时,长焦距摄影物镜201作为摄影成像物镜进行远摄,当两反光镜处于水平位置时,长焦距摄影物镜201又作为望远物镜,与转像棱镜214、目镜216构成完整的望远镜,此同时,短焦距摄影物镜202又成为数码成像物镜,以大视场角成像于CMOS固体图像传感器217上,215是滤光片。在两摄影物镜工作时,TFT-LCD彩色显示屏220起取景作用,成像于CMOS的图像经数码成像电路模组221进行模数转换(A/D)、DSP数字图像处理器处理后,存于SD卡218中,经USB或AV接口219输入计算机或电视机。本例中的TFT-LCD彩色显示器220可旋转(弧矢面内90度,子午面内180度)。特别要说明的是,这种双镜头结构形式要求短焦距镜头的后截距较长,以确保反光镜能够正常工作,但是又要确保在短焦距时有较大的视场,因此短焦镜头的焦距不能太短,也不能太长,一般用最短焦距要大于9mm,但后截距较长(后工作距离)的特殊摄影物镜。
实施例2:双镜头数码摄影双筒望远镜
图3-1,图3-2显示的是一种可用于双筒望远镜的双镜头数码摄影双筒望远镜实施方案,其基本组成部件如下:301.长焦距摄物镜、302短焦距摄物镜、303.导筒、304.外筒镜I、305.外筒镜II、306.连接板、307.压圈、308.反光镜I、309.反光镜II、310反光镜支座、311.调节螺钉、312.定位弹片、313.托架I、314.托架II、315.铰链板、316.CMOS红外截止滤光片、317.TFT-LCD显示屏、318.CMOS图像传感器、319.SD卡插座、320.USB、AV接口、321.数码成像电路模组、322壳体。
长焦距摄物镜301的外镜筒与导筒303滑动配合,导筒303固定在壳体322上,外筒镜I304与长焦距摄物镜301的外镜筒采用螺纹连接,外筒镜I304与导筒303的接触部位为滑动配合,转动外筒镜I304可使长焦距摄物镜301前后移动,可将长焦距摄物镜301准确调校在成像最佳清晰的位置,调校好后,在长焦距摄物镜301与外筒镜I304的螺纹结合部点胶固定。连接板306的两端开有部份圆弧面,将其一端插于外筒镜I304的环形槽后,再用压圈307将外筒镜I304的一端限制在压圈307与短焦距摄物镜302的外镜筒之间形成的环形槽内。短焦距摄物镜302的外镜筒与外筒镜II305通螺纹连接,外筒镜II305与壳体322连接,转动外筒镜II305可使短焦距摄物镜302前后移动,将短焦距摄物镜302调校在成像最清晰的位置后,用胶将外筒镜II305固定,转动短焦距摄物镜302可作调焦移动,通过连接板306带动长焦距摄物镜301一起移动,这就实现了在两镜头成像初始位置分别调校,调焦过程联动。
反光镜I308和托架I313构成反光镜一,反光镜II309和托架II314构成反光镜二,两反光镜经铰链板315和两铰链轴构成平行四边形双反射镜铰链机构,311为45°调校螺钉,312为定位弹片,起定位作用,反光镜支座310与壳体322固联,拨动托架II314的扳把部位,可使两反光镜由与水平面成45°状态转动到水平状态,当两反光镜处于45°状态时,长焦距摄物镜301成像于CMOS图像传感器318上,以长焦距小视场望远摄影;当两反光镜处于水平状态时,短焦距摄物镜302成像于CMOS固体图像传感器318上,以短焦距大视场摄影。在长焦距摄物镜301工作时,既可通TFT-LCD显示屏317取景,也可通过望远镜取景,观察,316是CMOS红外截止滤光片。在短焦距摄物镜302工作时,一般用TFT-LCD显示屏317取景。CMOS固体图像传感器318的电荷图像信号经数码成像电路模组321进行A/D转换、DSP数字图像处理器处理后,存储于存储器或SD卡319中,通过USB或AV接口320接口接输入计算机或电视机显示图像。本例中的TFT-LCD彩色显示器317也可旋转(弧矢面内90度,子午面内180度)。这种双镜头分别调校、调焦连动机构与双反光镜平行四边行铰链机构构成了双镜头数码摄影望远镜分时复用系统,不仅实现了长焦距镜头望远摄影,短焦距镜头大视场摄影,还拥有了望远镜观察这一功能。
在以上两种实施方案中的反光镜转动是手动实现的,也可以采用电控马达驱动来实现,其主要机构是由传动齿轮,摩擦连接器,连杆(或凸轮)机构,复位拉簧和两只开关组成,由两开关信号控制马达转动即可实现.这种机构与传统马达输片单反照相机中反光板升降机构类同,在此不再描述,该方案最适于需要远近监控的双镜头数字摄像监视机。

Claims (5)

1、一种双镜头数码摄影望远镜,数码摄影组件与望远镜组装成为一体,其特征在于:数码摄影的成像物镜由一个长焦距物镜和一个短焦距物镜组成,在两个物镜的光路后面设置有由平行四边形铰链机构支撑的两块平面反射镜,两块平面反射镜分别相对于长焦距物镜和短焦距物镜的光路具有成45°角反射和平行两种状态,数码摄影的图像接收和处理组件设置在短焦距物镜的光路上,并位于平面反射镜的45°角反射光路之后。
2、根据权利要求1所述的双镜头数码摄影望远镜,其特征在于:长焦距物镜和短焦距物镜之间设置有调焦联动机构。
3、根据权利要求1所述的双镜头数码摄影望远镜,其特征在于:所述的长焦距物镜直接采用望远镜的一个物镜。
4、根据权利要求1所述的双镜头数码摄影望远镜,其特征在于:所述望远镜是单筒望远镜或双筒望远镜。
5、根据权利要求1所述的双镜头数码摄影望远镜,其特征在于:平行四边形铰链机构的转动结构采用手动扳手或电控马达驱动。
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