高分辨率大视场连续变焦距摄像镜头及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及视频摄像技术领域，特别是一种高分辨率大视场连续变焦距摄像镜头及其控制方法。
【背景技术】
[0002]机械补偿式可变焦距镜头在视频摄像领域的应用已有数十年的历史了，传统的变焦距镜头普遍存在着探测距离与搜索范围的矛盾，在变焦距镜头上体现的是焦距与视场角的矛盾，常规连续变焦距镜头普遍不同时具备大视场角、长焦距、高分辨率等特点。另外，现有的变焦距镜头受限于外形体积，导致观测距离较短、观测视场角较小、图像质量不佳，限制了观测能力。
【发明内容】
[0003]鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有长焦距、结构紧凑、高变倍比的高分辨率大视场连续变焦距摄像镜头及其控制方法。
[0004]为了实现上述目的，本发明的一技术方案是:一种高分辨率大视场连续变焦距摄像镜头，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D和光焦度为正的后固定组E，所述前固定组A依次设有负月牙透镜A-1、双凸透镜A-2、双凸透镜A-3和正月牙透镜A-4，所述变倍组B依次设有由负月牙透镜B-1、双凸透镜B-2及双凹透镜B-3密接的第一胶合组和双凹透镜B-4，所述补偿组C设有双凸透镜C-1和由负月牙透镜C-2与双凸透镜C-3密接的第二胶合组，所述后固定组E设有负月牙透镜E-1、正月牙透镜E-2和由双凸透镜E-3、双凹透镜E-4及双凸透镜E-5密接的第三胶合组。
[0005]进一步的，所述前固定组A和变倍组B之间的空气间隔是5.1?100.5mm，所述变倍组B和补偿组C之间的空气间隔是148.2?5.4 _，所述补偿组C和后固定组E之间的空气间隔是6.7?54.1mm0
[0006]进一步的，所述前固定组A中的负月牙透镜A-1和正月牙透镜A-2之间的空气间隔是1.1_，所述正月牙透镜A-2和双凸透镜A-3之间的空气间隔是0.6_，所述双凸透镜A-3和正月牙透镜A-4之间的空气间隔是0.2mm ;所述变倍组B中由负月牙透镜B-1、双凸透镜B-2及双凹透镜B-3密接的第一胶合组和双凹透镜B-4之间的空气间隔是4.2mm ;所述补偿组C中的双凸透镜C-1和由负月牙透镜C-2与双凸透镜C-3密接的第二胶合组之间的空气间隔是0.2mm ;所述后固定组E中的负月牙透镜E-1和正月牙透镜E-2之间的空气间隔是0.3mm，所述正月牙透镜E-2和由双凸透镜E-3、双凹透镜E-4及双凸透镜E-5密接的第三胶合组之间的空气间隔是13.2mm。
[0007]进一步的，所述镜头的机械结构沿光线入射方向依次设有聚焦组件、变倍组件、变倍凸轮组件、补偿组件、后固定组件和摄像机组件，所述镜头前部设有电动聚焦机构，所述镜头中部设有电动变焦机构，所述镜头后部设有电动光阑机构，所述电动聚焦机构、电动变焦机构、电动光阑机构分别环绕分布在镜头的四周，所述电动聚焦机构设置有一个聚焦电位器，所述电动变焦机构设置有一个变倍电位器，所述电动光阑机构设置有一个光阑电位器。
[0008]进一步的，所述聚焦组件包括前组压圈、前组镜筒和聚焦主镜筒，所述前组压圈将负月牙透镜A-1、正月牙透镜A-2、双凸透镜A-3、正月牙透镜A-4分别安置于前组镜筒内，所述前组镜筒通过上下两个180°均布的聚焦导钉组件安置在聚焦主镜筒内，所述正月牙透镜A-2和双凸透镜A-3之间设有前组隔圈I，所述双凸透镜A-3和正月牙透镜A-4之间设有前组隔圈II ;所述电动聚焦机构包括聚焦电机、聚焦电位器和微动开关，所述聚焦电机通过聚焦电机架安置在聚焦主镜筒上，所述微动开关通过聚焦限位支架I和聚焦限位支架II安置在聚焦主镜筒上，所述聚焦主镜筒上开设有精密加工的两条180°均布的线性斜槽，所述线性斜槽与相应的聚焦导钉组件相配合，所述聚焦主镜筒上套设有通过聚焦凸轮压圈安置的聚焦凸轮，所述聚焦电机的电机轴上安装有与聚焦凸轮上的齿轮啮合的聚焦齿轮，所述聚焦齿轮还与聚焦电位器上的电位器齿轮啮合。
[0009]进一步的，所述变倍组件包括变倍移动座，所述变倍镜组通过联接螺钉安置在变倍移动座上；所述补偿组件包括补偿移动座，所述补偿镜组通过联接螺钉安置在补偿移动座上；所述变倍移动座和补偿移动座均安装在三根导杆上并滑动配合，所述导杆通过凸轮盖板固定在主镜筒上，所述主镜筒上套设有由变焦轴承和变倍凸轮压圈锁紧的变倍凸轮，所述变倍凸轮按光学变焦运动方程的要求加工有两条变倍、补偿曲线槽，所述变倍、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与变倍移动座、补偿移动座联接在一起；所述电动变焦机构由变焦电机、变倍电位器和微动开关组成，所述变焦电机、变倍电位器通过变焦电机支架和立柱安置在主镜筒上，所述微动开关通过变倍限位支架I和变倍限位支架II安置在主镜筒上，所述变焦电机的电机轴上安装有分别与变倍凸轮上的齿轮和变倍电位器上的电位器齿轮啮合的变焦齿轮。
[0010]进一步的，所述后固定组件包括光阑座和后主镜筒，所述负月牙透镜E-UEBt透镜E-2分别安置于光阑座内，所述由双凸透镜E-3、双凹透镜E-4及双凸透镜E-5密接的第三胶合组安置于后主镜筒内并通过螺钉联接安置在光阑座上，所述负月牙透镜E-1和正月牙透镜E-2之间设有后组隔圈，所述正月牙透镜E-2由后组压圈I压紧在光阑座内，所述由双凸透镜E-3、双凹透镜E-4及双凸透镜E-5密接的第三胶合组由后组压圈II压紧在后主镜筒内；所述电动光阑机构由光阑电机、光阑电位器和用于控制光阑开口大小位置的微动开关组成，所述微动开关通过光阑限位支架I和光阑限位支架II安置在光阑座上，所述光阑座上套设有由光阑调节环压圈压紧的光阑调节环，所述光阑调节环通过螺钉联接安装有光阑开关拨片，所述光阑电机通过光阑电机架安置在光阑座上，所述光阑电机的电机轴上安装有与光阑电位器上的电位器齿轮啮合的光阑齿轮，所述光阑齿轮通过与光阑调节环上的齿轮啮合后带动光阑调节环转动，所述光阑调节环通过安置在光阑动环上的光阑拨钉带动光阑动环转动，所述光阑动环由光阑动环压圈压紧在光阑座内，所述光阑动环带动光阑片转动。
[0011]为了实现上述目的，本发明的另一技术方案是:一种高分辨率大视场连续变焦距摄像镜头的控制方法，其特征在于:采用如上所述的高分辨率大视场连续变焦距摄像镜头，通过电动聚焦机构进行镜头的聚焦控制，通过电动变焦机构进行镜头的连续变焦距控制，通过电动光阑机构进行镜头的光圈开口大小控制。
[0012]与现有技术相比较，本发明具有以下优点:该镜头利用机械补偿法和最速变焦凸轮曲线设计技术进行设计，具有调焦控制功能、连续变焦距控制功能、电动调光功能及图像输出功能，它能在良好天候的环境下为I "靶面的CCD或CMOS摄像机提供光电信号，产生高清晰度的视频图像；具有长焦距、结构紧凑、高变倍比等优点，在同等焦距下，它比普通光学镜头具有更大的观测视场角，显著提高了探测能力。
[0013]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
【附图说明】
[0014]图1为本发明实施例的光学系统图。
[0015]图2为本发明实施例的机械结构主视图。
[0016]图3为本发明实施例的机械结构立体图。
[0017]图4为本发明实施例的电动聚焦机构主视图。
[0018]图5为本发明实施例的电动聚焦机构左视图。
[0019]图6为本发明实施例的电动聚焦机构右视图。
[0020]图7为本发明实施例的电动变焦机构主视图。
[0021]图8为本发明实施例的电动变焦机构左视图。
[0022]图9为本发明实施例的电动变焦机构右视图。
[0023]图10为本发明实施例的电动变焦机构立体图。
[0024]图11为本发明实施例的电动光阑机构主视图。
[0025]图12为本发明实施例的电动光阑机构立体图。
[0026]图1中:A.前固定组，A-1.负月牙透镜A-l，A_2.双凸透镜A_2，A-3.双凸透镜A-3，A-4.正月牙透镜A-4 ;B.变倍组，Β_1.负月牙透镜B_l，Β_2.双凸透镜Β_2，Β_3.双凹透镜Β-3，Β-4.双凹透镜B-4 ;C.补偿组，C-1.双凸透镜C_1，C_2.负月牙透镜C_2，C_3.双凸透镜C-3 ；D.可变光阑组件；E.后固定组，E-1.负月牙透镜E-l，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.双凸透镜E-5。
[0027]图2~3中:2-1.聚焦组件，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.电动聚焦机构，2-8.电动变焦机构，2-9.电动光阑机构。
[0028]图4~6中:3-1.负月牙透镜Α-1，3-2.正月牙透镜Α-2，3-3.双凸透镜Α-3，3_4.正月牙透镜Α-4，3-5.前组隔圈ΙΙ，3-6.前组