一种带电动开盖机构的长焦变倍镜头及其成像方法与流程

1.本发明涉及一种带电动开盖机构的长焦变倍镜头及其成像方法。


背景技术：

2.在可见光成像系统中，具备连续变焦功能或是多视场切换功能的光学系统，相较于传统的单视场光学系统，在遥感、预警、侦察观瞄、成像制导等实际应用场景中有着更大的优势。在大视场时可对大空间范围内目标进行搜索，在小视场时可对搜索到的目标进行探测、识别、跟踪和瞄准。


技术实现要素：

3.本发明对上述问题进行了改进，即本发明要解决的技术问题是提供一种带电动开盖机构的长焦变倍镜头及其成像方法，实现了最大焦距1000mm，可对远距离、超远距离及高速运动等目标进行搜索和跟踪，可应用于遥感、预警、侦察观瞄、成像制导等需求场景；同时设置了电动开盖机构，使得镜头也能应用于森林、边防、舰船等野外作业平台。
4.本发明是这样构成的，它包括一种带电动开盖机构的长焦变倍镜头，包括镜头，镜头的光学系统包括沿光线入射方向自左向右依次设置的前固定镜组、变倍镜组、补偿镜组和后固定镜组；所述前固定镜组包括自左向右依次设置的正透镜a1、负透镜a2与正透镜a3密接的第一胶合组、正透镜a4；所述变倍镜组包括自左向右依次设置的负透镜b1、负透镜b2与正透镜b3密接的第二胶合组、负透镜b4；补偿镜组包括自左向右依次设置的正透镜c1、负透镜c2与正透镜c3密接的第三胶合组、正透镜c4；后固定镜组包括负透镜d1、正透镜d2、正透镜d3与负透镜d4密接的第四胶合组、正透镜d5与负透镜d6密接的第五胶合组、正透镜d7与负透镜d8密接的第六胶合组。
5.进一步的，所述前固定镜组与变倍镜组之间的空气间隔为8.1mm-119.9mm，所述变倍镜组与补偿镜组之间的空气间隔为205.0mm-3.8mm，补偿镜组与后固定镜组之间的空气间隔为11.0mm-100.5mm；所述正透镜a1与所述第一胶合组之间的空气间隔为2.0mm，所述第一胶合组与正透镜a4之间的空气间隔为30.0mm；所述负透镜b1与第二胶合组之间的空气间隔为6.7mm，所述第二胶合组与负透镜b4之间的空气间隔为2.5mm；正透镜c1与第三胶合组之间的空气间隔为13.5mm，所述第三胶合组与正透镜c4之间的空气间隔为0.2mm；所述负透镜d1与正透镜d2之间的空气间隔为0.2mm，所述正透镜d2与第四胶合组之间的空气间隔为64.4mm，所述第四胶合组与第五胶合组之间的空气间隔为3.1mm，所述第五胶合组与第六胶合组之间的空气间隔为31.5mm。
6.进一步的，所述镜头还包括镜头外壳、高清cmos相机、设置在镜头外壳上的电动开盖机构、电动变焦机构、电动调焦机构、电动调光机构、四通，所述镜头外壳内自左向右依次设有前镜筒、主镜筒和光栏座，所述前镜筒内部设有前组镜座，所述主镜筒内设有变倍滑架和补偿滑架，所述变倍滑架和补偿滑上分别设有变倍镜座、补偿镜座，所述光栏座内设有后组镜座，前固定镜组、变倍镜组、补偿镜组和后固定镜组分别安装在变倍镜座、补偿镜座和
后组镜座上，所述镜头外壳与四通固定连接，所述高清cmos相机固定在四通上。
7.进一步的，所述电动开盖机构包括开盖基座以及位于开盖基座上的第一电机架，所述第一电机架上安装有第一电机，所述第一电机输出端设有第一电机齿轮，所述开盖基座内设有蜗杆和蜗轮轴，所述蜗轮轴上设有与蜗杆相啮合的蜗轮，蜗杆、蜗轮轴分别经轴承与开盖基座连接，所述蜗杆端部设有用以与第一电机齿轮相啮合的蜗杆齿轮，前镜筒前方设有镜盖，所述镜盖与蜗轮轴之间经连杆连接；所述开盖基座内还设有第一微动开关。
8.进一步的，所述电动变焦机构包括第二微动开关、设置在主镜筒上方的第二电机架以及安装在第二电机架上的第二电机，所述第二电机输出端设有第二电机齿轮，所述主镜筒外部设有用以与第二电机齿轮相啮合的凸轮，所述凸轮上具有凸轮槽，凸轮槽内设有凸轮导钉，相应位置的凸轮导钉分别与变倍滑架、补偿滑架连接。
9.进一步的，所述电动调焦机构包括第三微动开关、设置在前镜筒外部的调焦环以及设置在调焦环上的第三电机架，所述第三电机架上安装有第三电机，所述第三电机输出轴设有第三电机齿轮，所述调焦环上设有用以与第三电机齿轮相啮合的齿部，所述调焦环上设有调焦槽，所述调焦槽内设有调焦导钉，所述调节导钉与前组镜座连接。
10.进一步的，所述电动调光机构包括第四微动开关、过渡轮、设置在光栏座外部的光栏调节环，光栏调节环采用压圈锁紧在光栏座上，所述光栏座上设有第四电机架，所述第四电机架上安装有第四电机，所述第四电机输出轴上设有与过渡轮相配合的第四电机齿轮，所述过渡轮与光栏调节环相啮合，所述光栏座内部设有光栏动环，所述光栏动环内安装有光栏片，光栏调节环内装配有与光栏动环连接的光栏拨钉。
11.进一步的，一种带电动开盖机构的长焦变倍镜头的成像方法，光线自左向右依次通过正透镜a1、第一胶合组、正透镜a4、负透镜b1、第二胶合组、负透镜b4、正透镜c1、第三胶合组、正透镜c4、负透镜d1、正透镜d2、第四胶合组、第五胶合组、第六胶合组后进行成像。
12.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本装置实现了最大焦距1000mm，可对远距离、超远距离及高速运动等目标进行搜索和跟踪，可应用于遥感、预警、侦察观瞄、成像制导等需求场景；同时设置了电动开盖机构，使得镜头也能应用于森林、边防、舰船等野外作业平台。
附图说明
13.图1为本发明实施例光学系统图；图2为本发明实施例整机剖视图；图3为本发明实施例短焦mtf图；图4为本发明实施例长焦mtf图；图5为本发明实施例镜头剖视图；图6为本发明实施例电动开盖机构图一；图7为本发明实施例电动开盖机构图二；图8为本发明实施例电动变焦机构图；图9为本发明实施例电动调焦机构图；图10为本发明实施例电动调光机构图。
具体实施方式
14.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。
15.实施例1：参照附图1-10所示，本实施例中，提供一种带电动开盖机构的长焦变倍镜头，包括镜头，镜头的光学系统包括沿光线入射方向自左向右依次设置的前固定镜组a、变倍镜组b、补偿镜组c和后固定镜组d；所述前固定镜组包括自左向右依次设置的正透镜a1、负透镜a2与正透镜a3密接的第一胶合组、正透镜a4；所述变倍镜组包括自左向右依次设置的负透镜b1、负透镜b2与正透镜b3密接的第二胶合组、负透镜b4；补偿镜组包括自左向右依次设置的正透镜c1、负透镜c2与正透镜c3密接的第三胶合组、正透镜c4；后固定镜组包括负透镜d1、正透镜d2、正透镜d3与负透镜d4密接的第四胶合组、正透镜d5与负透镜d6密接的第五胶合组、正透镜d7与负透镜d8密接的第六胶合组。
16.在本实施例中，所述前固定镜组与变倍镜组之间的空气间隔为8.1mm-119.9mm，所述变倍镜组与补偿镜组之间的空气间隔为205.0mm-3.8mm，补偿镜组与后固定镜组之间的空气间隔为11.0mm-100.5mm；所述正透镜a1与所述第一胶合组之间的空气间隔为2.0mm，所述第一胶合组与正透镜a4之间的空气间隔为30.0mm；所述负透镜b1与第二胶合组之间的空气间隔为6.7mm，所述第二胶合组与负透镜b4之间的空气间隔为2.5mm；正透镜c1与第三胶合组之间的空气间隔为13.5mm，所述第三胶合组与正透镜c4之间的空气间隔为0.2mm；所述负透镜d1与正透镜d2之间的空气间隔为0.2mm，所述正透镜d2与第四胶合组之间的空气间隔为64.4mm，所述第四胶合组与第五胶合组之间的空气间隔为3.1mm，所述第五胶合组与第六胶合组之间的空气间隔为31.5mm。
17.上述通过选用高折射率的玻璃作为负透镜的材料 ,校正了系统的轴上点和轴外点的高级球差；通过选用低色散的玻璃作为正透镜材料，减小了系统的色差，提高系统分辨率。
18.在本实施例中，成像时：光线自左向右依次通过正透镜a1、第一胶合组、正透镜a4、负透镜b1、第二胶合组、负透镜b4、正透镜c1、第三胶合组、正透镜c4、负透镜d1、正透镜d2、第四胶合组、第五胶合组、第六胶合组后进行成像。
19.在本实施例中，前固定镜组、变倍镜组、补偿镜组和后固定镜组的镜片参数如下表1所示：
表1实施例2：在实施例1的基础上，本实施例中，所述镜头还包括镜头外壳1、高清cmos相机2、设置在镜头外壳上的电动开盖机构3、电动变焦机构4、电动调焦机构5、电动调光机构6、四通7。
20.正透镜a1与第一胶合组之间设有第一前组隔圈108，第一胶合组与正透镜a4之间设有第二前组隔圈109，并采用前组压圈110压紧在前镜筒内。
21.变倍镜座内装配有负透镜b1、第二胶合组、负透镜b4并用变倍压圈111锁紧。
22.正透镜c1与第三胶合组之间设有第一补偿隔圈112，第三胶合组与正透镜c4之间设有第二补偿隔圈113；补偿镜组c采用补偿压圈114锁紧在补偿镜座上。
23.负透镜d1与正透镜d2之间设有第一后组隔圈115，正透镜d2与第四胶合组之间设有第二后组隔圈116，第四胶合组与第五胶合组之间设有第三后组隔圈117，第五胶合组与第六胶合组之间设有第四后组隔圈118，后固定镜组采用后组压圈119锁紧。
24.所述镜头外壳内自左向右依次设有前镜筒101、主镜筒102和光栏座103，所述前镜筒内部设有前组镜座104，所述主镜筒内设有变倍滑架和补偿滑架，所述变倍滑架和补偿滑上分别设有变倍镜座105、补偿镜座106，所述光栏座内设有后组镜座107，前固定镜组、变倍镜组、补偿镜组和后固定镜组分别安装在变倍镜座、补偿镜座和后组镜座上，所述镜头外壳与四通固定连接，所述高清cmos相机固定在四通上。
25.上述的前镜筒与主镜筒通过8个m4内六角螺钉刚性连接，主镜筒与光栏座通过6个m4内六角螺钉刚性连接。
26.在本实施例中，上述的电动开盖机构3包括开盖基座301以及位于开盖基座上的第
一电机架302，所述第一电机架上安装有第一电机303，所述第一电机输出端设有第一电机齿轮304，所述开盖基座内设有蜗杆305和蜗轮轴306，所述蜗轮轴上设有与蜗杆相啮合的蜗轮307，蜗杆、蜗轮轴分别经轴承与开盖基座连接，所述蜗杆端部设有用以与第一电机齿轮相啮合的蜗杆齿轮308，前镜筒前方设有镜盖309，所述镜盖与蜗轮轴之间经连杆310连接；所述开盖基座内还设有第一微动开关311。
27.上述连杆通过2个m3内六角螺钉固定于蜗轮轴两端，连杆与镜盖通过4个m4内六角螺钉刚性连接，开盖基座通过6个m4内六角螺钉固定在镜头外壳上。
28.在本实施例中，所述电动变焦机构4包括第二微动开关、设置在主镜筒上方的第二电机架401以及安装在第二电机架上的第二电机402，所述第二电机输出端设有第二电机齿轮403，所述主镜筒外部设有用以与第二电机齿轮相啮合的凸轮404，所述凸轮上具有凸轮槽405，凸轮槽内设有凸轮导钉406，相应位置的凸轮导钉分别与变倍滑架407、补偿滑架408连接。
29.在本实施例中，所述电动调焦机构5包括第三微动开关、设置在前镜筒外部的调焦环501以及设置在调焦环上的第三电机架502，所述第三电机架上安装有第三电机503，所述第三电机输出轴设有第三电机齿轮504，所述调焦环上设有用以与第三电机齿轮相啮合的齿部，所述调焦环上设有调焦槽505，所述调焦槽内设有调焦导钉506，所述调节导钉与前组镜座连接。
30.实施例3：在实施例2的基础上，在本实施例中，所述电动调光机构6包括第四微动开关、过渡轮、设置在光栏座外部的光栏调节环601，光栏调节环采用压圈602锁紧在光栏座上，所述光栏座上设有第四电机架603，所述第四电机架上安装有第四电机604，所述第四电机输出轴上设有与过渡轮相配合的第四电机齿轮605，所述过渡轮与光栏调节环的齿部相啮合，所述光栏座内部设有光栏动环606，所述光栏动环内安装有光栏片607，光栏调节环内装配有与光栏动环连接的光栏拨钉608；光栏动环旋转带动光栏调节环旋转，光栏调节环旋转到两端极限位置时，通过第四微动开关进行限位。
31.上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
32.同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
33.如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。
34.另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
35.本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体
成形工艺制造出来的单独部件。
36.最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。