具有强透雾功能的高分辨率变焦距摄像镜头及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有强透雾功能的高分辨率变焦距摄像镜头及其控制方法，属于光电技术领域。
【背景技术】
[0002]普通摄像镜头仅限于一般照明条件的应用场合，当应用于如雨、雪、薄雾等阴霾气候条件下时，系统探测距离将严重降低，特别是信号本身很弱时，会导致目标信号淹没于背景信号当中，无法正常使用。传统的光路结构在外形体积受限时，也普遍存在变倍倍数小、分辨率不高的特点。
[0003]随着图像传感器的像元尺寸不断减小，其特征频率迅速增加，光电视频监控已由以往对外界景物纯粹的“观看”发展到现今的“识别和认知”；从以往只能对良好光照条件下的监控到雨、雪、薄雾等恶劣条件下的不间断连续监控；且目前整机系统朝紧凑型方向发展，也要求镜头体积尽可能小，提高竞争力。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明的目的是提供一种具有强透雾功能的高分辨率变焦距摄像镜头及其控制方法，结构紧凑，提高分辨率可与高清晰度的摄像机适配，提高了在雨、雪、薄雾等阴霾气候条件下对远距离目标的探测能力。
[0005]本发明的技术方案一是:一种具有强透雾功能的高分辨率变焦距摄像镜头，所述镜头的光学系统中沿光线自前向后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、光焦度为负的补偿组C、光栏D、光焦度为正的后固定组E和滤色镜片F ;所述前固定组A包括自前向后依次设置的双凸透镜A-1、由负月牙透镜A-2和正月牙透镜A-3密接的第一胶合组以及正月牙透镜A-4 ;所述变倍组B包括由双凹透镜B-1、双凸透镜B-2和双凹透镜B-3三者密接的第二胶合组；所述补偿镜组C包括由正月牙透镜C-1和双凹透镜C-2密接的第三胶合组；所述后固定组E包括自前向后依次设置的双凸透镜E-1、由双凸透镜E-2和双凹镜组E-3密接的第四胶合组、正月牙透镜E-4以及负月牙透镜E-5。
[0006]进一步的，所述前固定组A和变倍组B之间的空气间隔是2.67?44.49mm，变倍组B与补偿组C之间的空气间隔是4.69?24.45mm，补偿组C与后固定组E之间的空气间隔是 2.50 ?19.36mm。
[0007]进一步的，所述前固定组A中双凸透镜A-1与第一胶合组之间的空气间隔是
0.1mm，第一胶合组与正月牙透镜A-4之间的空气间隔是0.1mm ;所述后固定组E中双凸透镜E-1与第四胶合组之间的空气间隔为0.1_，第四胶合组与正月牙透镜E-4之间的空气间隔为7.23mm，正月牙透镜E-4与负月牙透镜E-5之间的空气间隔为0.1mm。
[0008]进一步的，所述正月牙透镜A-3和正月牙透镜A-4采用超低色散材料H-FK61制成。
[0009]进一步的，所述镜头机械结构包括底板和设于底板上的主镜筒，所述主镜筒前端部内套设有用以安装前固定组A的前组镜座，主镜筒中部内设置有可相对主镜筒前后移动的变倍移动座和补偿移动座，所述变倍移动座上套设有用以安装变倍组B的变倍镜座，所述补偿移动座上套设有用以安装补偿组C的补偿镜座，所述主镜筒后端设有用以安装后固定组E的后镜座；所述底板上还设置有位于所述后镜座后方并与摄像机前端连接的转盘座，所述转盘座前侧设有用以安装所述滤色镜片F的转盘。
[0010]进一步的，所述主镜筒前端部外周套设有调焦环，调焦环旁侧设置有与调焦环传动连接的调焦电机，所述调焦环通过调焦导钉带动前组镜座沿轴向滑动，所述调焦电机还与调焦电位器通过齿轮配合传动，调焦环旁侧还设置有调节限位钉和控制调焦电机的调焦微动开关。
[0011]进一步的，所述主镜筒中部设置有用以变倍移动座和补偿移动座移动导向的导轴；所述主镜筒中部外周套设有凸轮，主镜筒中部外旁侧设置有变倍电机，所述变倍电机与所述凸轮传动连接，所述凸轮通过凸轮导钉带动变倍移动座和补偿移动座沿轴向移动，所述变倍电机还与变倍电位器通过齿轮配合传动；所述凸轮旁侧还设置有变倍限位钉和控制变倍电机的变倍微动开关。
[0012]进一步的，所述滤色镜片F包括可见光滤色镜片和近红外滤色镜片，所述转盘座前侧扣设有转盘座盖，所述转盘座旁侧设置有切换电机，所述切换电机通过传动轮与转盘转动连接以控制转盘转动切换滤色镜片；所述转盘座上设置有控制切换电机的滤色片微动开关。
[0013]本发明的技术方案二是:具有强透雾功能的高分辨率变焦距摄像镜头的控制方法，采用如上所述的具有强透雾功能的高分辨率变焦距摄像镜头，按动调焦微动开关控制调焦电机转动，进而通过调焦导钉将调焦环的旋转运动转换为前组镜座的轴向移动，实现镜头的聚焦功能；按动变倍微动开关控制变倍电机转动，通过凸轮导钉将凸轮的旋转运动转换为变倍移动座和补偿移动座的轴向移动，实现镜头的变焦过程；按动滤色片微动开关控制切换电机转动，通过转盘转动实现滤色镜片的切换功能。
[0014]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:本发明摄像镜头提高了轴上光线高度最高的前固定镜组的光焦度承担能力，采用负组补偿并使用多片H)(超低色散)材料，有效地降低了光学镜头二级光谱等像差，使镜头的分辨率显著提高，达到百万像素，可与高清晰度的摄像机适配。在变倍透镜组使用了三胶合结构，并在光路结构末端引入摄远距结构，有效减小了系统体积，实现了系统的紧凑化；提高了摄像系统在雨、雪、薄雾等阴霾气候条件下对远距离目标的探测能力。本发明具有电动聚焦、电动变焦、电动滤色片切换以及焦距预置等功能，可实现控制的自动化，在保证结构紧凑的前提下，采取了一系列措施，提高了镜头耐振动、冲击的能力。
[0015]为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。
【附图说明】
[0016]图1为本发明实施例的光学系统示意图；
图2为本发明实施例的机械结构剖视图示意图；
图3为本发明实施例的机械结构立体图； 图4为本发明实施例中聚焦组件剖视图；
图5为图3的左视图；
图6为本发明实施例中变焦组件剖视图；
图7为图6的右视图；
图8为本发明实施例中滤色片切换组件剖视图；
图9为本发明实施例在可见光波段的MTF图；
图10为本发明实施例在近红外波段(750nm?950nm)的MTF图；
图中标号说明:1_聚焦组件、2-变焦组件、3-滤色片切换组件、4-底板、5-正月牙透镜A-4、6-正月牙透镜A-3、7-负月牙透镜A-2、8-双凸透镜A-1、9-第一压圈、10-第一隔圈、11-调焦环、12-前组镜座、13-调焦导钉、14-第二隔圈、15-调焦电位器、16-主镜筒、17-调焦电机、18-调焦电机架、19-调焦开关架、20-调焦微动开关、21-调焦限位钉、22-双凹透镜B-3、23-双凸透镜B-2、24-双凹透镜B、25-第二压圈、26-锁圈、27-变倍镜座，28-导轴压板、29-变倍移动座，30-变倍导套、31-补偿导套、32-凸轮导钉、33-补偿移动座、34-补偿镜座、35-第三压圈，36-双凹透镜C-2、37-正月牙透镜C-1、38-后镜座、39-双凸透镜E-1、40-双凸透镜E-2、41-双凹镜组E-3、42-正月牙透镜E_4、43_负月牙透镜E_5、44_第四压圈、45-第三隔圈、46-第四隔圈、47-第五隔圈、48-凸轮压圈、49-凸轮、50-导轴、51-钢珠、52-变倍限位钉、53-变倍微动开关、54-变倍开关架、55-变倍电机架、56-变倍电位器、57-变倍电机、58-切换电机、59-传动轮轴、60-传动轮、61-转盘座、62-摄像机、63-转盘、64-滤色片微动开关、65-转盘轴、66-滤色镜片F、67_第五压圈、68-转盘座盖。
【具体实施方式】
[0017]如图1~8所示，一种具有强透雾功能的高分辨率变焦距摄像镜头，所述镜头的光学系统中沿光线自前向后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、光焦度为负的补偿组C、光栏D、光焦度为正的后固定组E和滤色镜片F ;所述前固定组A包括自前向后依次设置的双凸透镜A-1、由负月牙透镜A-2和正月牙透镜A-3密接的第一胶合组以及正月牙透镜A-4 ;所述变倍组B包括由双凹透镜B-1、双凸透镜B-2和双凹透镜B-3三者密接的第二胶合组；所述补偿镜组C包括由正月牙透镜C-1和双凹透镜C-2密接的第三胶合组；所述后固定组E包括自前向后依次设置的双凸透镜E-1、由双凸透镜E-2和双凹镜组E-3密接的第四胶合组、正月牙透镜E-4以及负月牙透镜E-5。
[0018]在本实施例中，所述前固定组A和变倍组B之间的空气间隔是2.67?44.49mm，变倍组B与补偿组C之间的空气间隔是4.69?24.45mm，补偿组C与后固定组E之间的空气间隔是2.50?19.36mm。
[0019]在本实施例中，所述前固定组A中双凸透镜A-1与第一胶合组之间的空气间隔是
0.1mm，第一胶合组与正月牙透镜A-4之间的空气间隔是0.1mm ;所述后固定组E中双凸透镜E-1与第四胶合组之间的空气间隔为0.1_，第四胶合组与正月牙透镜E-4之间的空气间隔为7.23mm，正月牙透镜E-4与负月牙透镜E-5之间的空气间隔为0.1mm。
[0020]由上述镜片组构成的光学系统达到了如下的光学指标:
1.焦距:f'min=11.32mm, f' max=144.05mm ；
2.相对孔径D/f =1/4.5 ； 3.视场角2 ω =32.44° ?2.48。；
4.光学结构长度ΣL ^ 128.0Omm ；
5.变倍行程彡41.28mm ；
6.镜头分辨率:与超百万像素CCD摄像机或CMOS摄像机适配；
7.透雾滤色片的透过光谱:750~950nmo
[0021 ] 在本实施例中，所述正月牙透镜A-3和正月牙透镜A-4采用超低色散材料H-FK61制成。
[0022]在光学设计时，对前固定组进行复杂化，增加一个正透镜，且选用ED