大靶面高分辨率变焦数码相机镜头的制作方法

本实用新型涉及一种大靶面高分辨率变焦数码相机镜头，属于光电技术领域，特别适用于机载等无人侦查摄照领域。

背景技术：

适用于机载等无人侦查的镜头不仅要求体积小、重量轻，而且要求对目标能作大范围的搜索和小范围的观察识别，并能在雨、雪、雾等恶劣天气条件下实现连续观察、拍照。因此，该类镜头还应具有高分辨率、长焦距、大视场等要求。现有的机载等无人侦查变焦镜头靶面小、焦距短，图像质量不佳，对目标的搜索和识别能力有限，其应用范围受到了很大的限制。

技术实现要素：

本实用新型提出一种具有长焦距、大视场、高分辨率、适用于机载等无人侦查领域的大靶面高分辨率变焦数码相机镜头，能在小尺寸镜头上解决现有小镜头系统靶面小，分辨率低的问题。

本实用新型采用以下技术方案。

大靶面高分辨率变焦数码相机镜头，所述镜头的光学系统中沿光线入射方向依次设有光焦度为正的前固定组、光焦度为负的变倍组、光焦度为正的补偿组、可变光阑组件和光焦度为正的后固定组。

所述前固定组在光路方向上依次设有前固定组负月牙透镜与前固定组第一正月牙透镜密接的前固定组胶合镜、前固定组双凸透镜以及前固定组第二正月牙透镜。

所述变倍组在光路方向上依次设有由变倍组第一双凹透镜、变倍组双凸透镜与变倍组第二双凹透镜三片密接胶合的变倍组胶合镜以及变倍组负弯月透镜。

所述补偿组在光路方向上设有由补偿组负月牙透镜与补偿组双凸透镜密接的补偿组胶合镜以及补偿组正月牙透镜。

所述后固定组在光路方向上依次设有由后固定组第一双凹透镜、后固定组第一正月牙透镜、后固定组反射镜、由后固定组第二双凹透镜与后固定组第二正月牙透镜密接的后固定组胶合镜、后固定组第一双凸透镜、后固定组负月牙透镜以及后固定组第二双凸透镜。

所述前固定组和变倍组之间的空气间隔是3.85～77.23mm，所述变倍组和补偿组之间的空气间隔是131.89～6.64mm，所述补偿组和后固定组之间的空气间隔是3.5～55.37mm。

所述前固定组中的前固定组胶合镜和前固定组双凸透镜之间的空气间隔是0.71mm，前固定组双凸透镜与前固定组第二正月牙透镜之间的空气间隔是0.5mm。

所述变倍组中的变倍组胶合镜与变倍组负弯月透镜之间的空气间隔是4.55mm。

所述补偿组中补偿组胶合镜与补偿组正月牙透镜之间的空气间隔是0.44mm。

所述后固定组中的后固定组第一双凹透镜与后固定组第一正月牙透镜之间的空气间隔是0.58mm，后固定组第一正月牙透镜与后固定组反射镜之间的空气间隔是47.44mm，后固定组反射镜与后固定组胶合镜之间的空气间隔是13.44mm，所述后固定组胶合镜和后固定组第一双凸透镜之间的空气间隔是0.15mm，后固定组第一双凸透镜与后固定组负月牙透镜之间的空气间隔是1.13mm，后固定组负月牙透镜与后固定组第二双凸透镜之间的空气间隔是12.51mm。

所述镜头的前部设有电动聚焦机构，所述镜头的中部设有电动变焦机构，所述镜头的后部设有可变光阑组件。

镜头焦距为70mm~560mm，光路在后固定组反射镜处90度转折。

所述电动聚焦机构设置有聚焦电位器用于实现电动聚焦功能。

所述电动变焦机构设置有变焦电位器用于实现焦距预置功能。

与现有技术相比较，本实用新型具有以下优点：

1、该镜头焦距为70mm~560mm，可与像元数为6576×4384、像元大小为5.5um的大靶面探测器相匹配，具有长焦距、大视场角、高分辨率等优点。

2、通过在光路上设置后固定组反射镜，对光路进行90度转折，实现小巧、紧凑的外型结构，适合机载设备的尺寸要求，而且使得光路功能模块化，易于检修。

3、镜头设置有变焦电位器用于实现焦距预置功能，使得该镜头能方便地实现摄照一体化的功能，适用于机载等无人侦查摄照领域。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步详细的说明：

附图1为本实用新型实施例的光学系统图；

附图2为机械结构装配总图；

附图3为调焦机构图；

附图3-1为调焦机构右视图；

附图3-2为调焦机构立体图；

附图4为变倍机构图；

附图4-1为变倍机构左视图；

附图4-2为变倍机构立体图。

图中：

A.前固定组；

11.前固定组负月牙透镜，12.前固定组第一正月牙透镜，13.前固定组双凸透镜，14.前固定组第二正月牙透镜；

B.变倍组；

201.变倍组第一双凹透镜透镜，202.变倍组双凸透镜，203.变倍组第二双凹透镜，204.变倍组负弯月透镜；

C.补偿组；

301.补偿组负月牙透镜，302.补偿组双凸透镜，303.补偿组正月牙透镜；

D.可变光阑组件；

E.后固定组；

401.后固定组第一双凹透镜，402.后固定组第一正月牙透镜，403.后固定组反射镜，404.后固定组第二双凹透镜，405.后固定组第二正月牙透镜，406.后固定组第一双凸透镜，407.后固定组负月牙透镜，408.后固定组第二双凸透镜；

21-调焦组件；22-变倍组件；23-凸轮组件；24-补偿组件；25-后固定组件；26-摄像机组件；

31-A片压圈；32-镜片A片；33-调焦凸轮压圈；34-镜片B片；35-磁铁；36-调焦凸轮；37-调焦主镜筒；38-前组镜筒；39-CD隔圈；310-BC隔圈；311-镜片C片；312-镜片D片；313-调焦磙子2；314-调焦导环；315-调焦磙子1；316-调焦导钉；317-霍尔元件；318-调焦限位支架；319-调焦电位器齿轮；320-调焦电位器；321-调焦电位器支架；322-调焦磁铁座；323-调焦电机；324-调焦电机齿轮；325-调焦电机支架；

41-变倍镜筒；42变倍滑架；43-钢珠；44-变倍磙子1；45-变倍导环；46-变倍导钉；47-变倍磙子2；48-变倍凸轮；49-主镜筒；410-IJ隔圈；411-补偿滑架；412-补偿镜筒；413-KL隔圈；414-补偿压圈；415-凸轮轴承压环；416变倍凸轮压圈；417-霍尔元件；418-变倍磁铁座；419-磁铁；420-变倍限位支架；421-变倍电机支架；422-变倍电位器齿轮；423-变倍电位器；424-变倍电机；425-变倍电机齿轮。

具体实施方式

如图1、2、3、3-1、3-2、4、4-1、4-2所示，大靶面高分辨率变焦数码相机镜头，所述镜头的光学系统中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、光焦度为正的补偿组C、可变光阑组件和光焦度为正的后固定组E。

所述前固定组在光路方向上依次设有前固定组负月牙透镜11与前固定组第一正月牙透镜12密接的前固定组胶合镜、前固定组双凸透镜13以及前固定组第二正月牙透镜14。

所述变倍组在光路方向上依次设有由变倍组第一双凹透镜201、变倍组双凸透镜202与变倍组第二双凹透镜203三片密接胶合的变倍组胶合镜以及变倍组负弯月透镜204。

所述补偿组在光路方向上设有由补偿组负月牙透镜301与补偿组双凸透镜302密接的补偿组胶合镜以及补偿组正月牙透镜303。

所述后固定组在光路方向上依次设有由后固定组第一双凹透镜401、后固定组第一正月牙透镜402、后固定组反射镜403、由后固定组第二双凹透镜404与后固定组第二正月牙透镜405密接的后固定组胶合镜、后固定组第一双凸透镜406、后固定组负月牙透镜407以及后固定组第二双凸透镜408。

所述前固定组和变倍组之间的空气间隔是3.85～77.23mm，所述变倍组和补偿组之间的空气间隔是131.89～6.64mm，所述补偿组和后固定组之间的空气间隔是3.5～55.37mm。

所述前固定组中的前固定组胶合镜和前固定组双凸透镜13之间的空气间隔是0.71mm，前固定组双凸透镜13与前固定组第二正月牙透镜14之间的空气间隔是0.5mm。

所述变倍组中的变倍组胶合镜与变倍组负弯月透镜204之间的空气间隔是4.55mm。

所述补偿组中补偿组胶合镜与补偿组正月牙透镜303之间的空气间隔是0.44mm。

所述后固定组中的后固定组第一双凹透镜401与后固定组第一正月牙透镜402之间的空气间隔是0.58mm，后固定组第一正月牙透镜402与后固定组反射镜403之间的空气间隔是47.44mm，后固定组反射镜403与后固定组胶合镜之间的空气间隔是13.44mm，所述后固定组胶合镜和后固定组第一双凸透镜406之间的空气间隔是0.15mm，后固定组第一双凸透镜406与后固定组负月牙透镜407之间的空气间隔是1.13mm，后固定组负月牙透镜407与后固定组第二双凸透镜408之间的空气间隔是12.51mm。

所述镜头的前部设有电动聚焦机构，所述镜头的中部设有电动变焦机构，所述镜头的后部设有可变光阑组件D。

镜头焦距为70mm~560mm，光路在后固定组反射镜处90度转折。

所述电动聚焦机构设置有聚焦电位器用于实现电动聚焦功能。

所述电动变焦机构设置有变焦电位器用于实现焦距预置功能。

在本实施例中，该大靶面高分辨率变焦数码相机镜头达到了以下技术指标：（1）焦距：70mm～560mm；（2）视场角：2ω=34.3°～4.4°；（3）相对孔径：1∶7.5；（4）适用光谱范围：480nm～850nm；（5）工作温度：-45℃～+55℃；（6）最大尺寸：不大于280mm×100mm×176mm；（7）重量：≤3.5kg。

如图3、3-1、所示，所述调焦组件21是用A片压圈31将前固定组各镜片安置于前组镜筒38内，前固定组第一正月牙透镜与前固定组双凸透镜间设有BC隔圈310，前固定组双凸透镜与前固定组第二正月牙透镜间设有CD隔圈39。

前组镜筒38安置于调焦主镜筒37内并通过两个180º均布的直槽，用调焦导钉316和调焦磙子315、调焦导环314、调焦磙子313组成的调焦导钉组件安置于调焦主镜筒37上。

图中调焦电机323、调焦主镜筒37、霍尔元件317组成电动聚焦机构，所述调焦电机323通过调焦电机架325安置在调焦主镜筒37上，所述霍尔元件317通过调焦限位支架318安置在调焦主镜筒37上，所述调焦凸轮36上开设有精密加工的两条180º均布的线性斜槽，用调焦导钉组件与调焦主镜筒37连接在一起，调焦电机齿轮324与调焦凸轮36上的齿轮啮合，当调焦电机323通电转动，通过调焦电机齿轮324带动调焦凸轮36旋转，通过调焦主镜筒37上的直槽限制，前组镜筒38的旋转被限制从而只做直槽内的直线运动，从而实现对远近目标的聚焦功能。

磁铁35安置于磁铁座322上，跟随调焦凸轮36的转动，通过霍尔元件317与磁铁35的共同作用对调焦凸轮36起到转角的限位和保护作用；当系统进行聚焦时，调焦凸轮35与调焦电位器齿轮319啮合，同步的与调焦凸轮36发生相对的旋转，电位器的阻值发生变化，通过适当的取样电路可以求出电位器的变化值，并传给控制中心，从而实现调焦值的显示；反之，通过控制中心给出相应阻值命令，可实现调焦距离的实时控制。

如图4、4-1所示，所述变倍镜筒41通过连接螺钉安置在变倍滑架42上组成变倍组件22；补偿镜筒412通过连接螺钉安置在补偿滑架411上组成补偿组件24.所述变倍滑架42与补偿滑架411通过与主镜筒49研磨配合安置在主镜筒49上，变倍凸轮48通过钢珠43置于主镜筒49上组成滚动轴承，由凸轮轴承压环415和变倍凸轮压圈416锁紧。

所述变倍凸轮48按光学变焦运动方程的要求加工变倍、补偿曲线槽，分别用变倍导钉组件和补偿导钉组件把变倍凸轮48与变倍滑架42、补偿滑架411连接在一起；所述变倍导钉组件与补偿导钉组件由变倍磙子44、变倍导环45、变倍导钉46、变倍磙子47组成。所述变倍电机424、变倍电位器423、霍尔元件417组成电动变焦机构，所述变倍电机424、变倍电位器423通过变倍电机支架421安置在主镜筒49上，所述所述霍尔元件417通过变倍限位开关架420安置于主镜筒49上。

变倍电机齿轮425与变倍凸轮48啮合，当变倍电机424转子做正负旋转运动时，带动变倍凸轮48做相应的转动，通过变倍、补偿曲线槽及变倍导钉组件、补偿导钉组件带动变倍滑架42、补偿滑架411按变倍、补偿曲线槽的方式运动，主镜筒49上的两条直槽起到限制变倍导钉组件、补偿导钉组件的作用，并使变倍滑架42、补偿滑架411的旋转运动变为直线运动；严格控制变倍导钉组件和补偿导钉组件与变倍凸轮48的曲线槽和主镜筒49上的直线槽之间的配合间隙，保证变倍组件22和补偿组件24滑动平稳、无卡带；这样通过电机旋转实现变倍组件22和补偿组件24按变焦运动方程要求做来回的直线运动，从而实现系统焦距的连续变化功能。

当系统的焦距发生变化时，变倍电位器齿轮422与变倍凸轮48啮合，同步的与变倍凸轮48发生相对的旋转，电位器的阻值发生变化，通过适当的取样电路可以求出电位器的变化值，并传给控制中心，从而实现变焦值的显示；反之，通过控制中心给出相应阻值命令，可实现焦距的实时控制。霍尔元件417通过安置在磁铁座418上的磁铁419配合工作，起到对变焦过程中系统的限位和保护作用。

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。