专利名称：耐高温高倍率变焦距电视镜头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光学仪器和电视技术领域，更具体涉及光学变焦距 镜头技术中的耐高温变焦距电视摄像镜头。
背景技术：
在人类社会空前珍惜能源的今天，对钢铁冶炼、水泥烧制、垃圾焚 烧发电、陶瓷烧制等诸多能源消耗领域如何最大限度充分利用能源给予 了极大的关注，充分利用能源并减少能源消耗的新技术对于保证产品质 量同时确保生产安全都是十分重要的。
本发明的光学电视镜头具有超过20倍的焦距变化范围，以及最大可 以达到100度的视野角。在此前的申请号98224057.0专利只有2倍多的焦 距变化范围，而且还用到了胶合透镜。
一些新兴的产业在走向成熟的过程中需要解决很多的技术难题，例 如在垃圾焚烧发电过程中就会遇到能源适时供给问题，当垃圾中可燃物 充足时在焚烧垃圾的过程中就可以正常的驱动轮机发电，但是当垃圾中 可燃物不足时就需要及时供给燃料如喷射燃油等使发电轮机正常工作。 在整个过程中需要实时探测燃烧室内的温度等信息，垃圾焚烧过程中还 会遇到未分检出的危险物品进入燃烧室等各种问题。类似这样的问题都 需要先进的探测技术来解决，耐高温的高倍率变焦距电视镜头不仅可以 传递景物的图像信息，还可以传递温度信息，物质的光谱信息等。因此 这项技术的研究具有很高的价值。
实用新型内容
本实用新型耐高温高倍率变焦距电视镜头所解决的技术问题在于 提供一种能够工作在高温环境中的变焦距电视镜头，镜头可以对高温室 内的情形形成图像以便被电视摄像机接收。本实用新型的技术方案是 一种耐高温高倍率变焦距电视镜头，包 含光学系统及用于将光学系统连接的辅助部件，该光学系统最前面是固 定组，该固定组包含蓝宝石光学窗，蓝宝石光学窗之后设有由透镜组成 的前固定镜组；该固定组之后设有可以横向移动的两个移动镜组。
包含第二固定组，该第二固定组包含蓝宝石光学窗，蓝宝石光学窗 之后设有由透镜组成的第二前固定镜组，该第二固定组通过控制固定组 与第二固定组相互切换的切换装置与固定组相连接。
该前固定镜组包含依次连接的4个透镜，其中，第一透镜为石英材 料或蓝宝石材料制成的正透镜，第二透镜为光学玻璃制成的负透镜，第
三透镜和第四透#:为光学玻璃制成的正透镜。
该前固定镜组包含依次连接的5个透镜，其中，第一透镜为蓝宝石 材料制成的正透镜，第二透镜为石英制成的正透镜，第三透镜和第四透 镜为光学玻璃制成的正透镜，第五透镜为光学玻璃制成的负透镜。
该第二前固定镜组包含依此连接的4个透镜，其中，第一透镜为石 英材料或蓝宝石材料制成的正透镜，第二透镜为光学玻璃制成的负透 镜，第三透镜和第四透镜为光学玻璃制成的正透镜，该第一固定镜组焦 距为4.5- 10mm,该第二固定镜组焦距为20- 35mm。
该移动镜组包含顺序设置的正透镜、负透镜和正透镜，整个移动镜 组的焦距为10-35mm。
两个移动镜组之后设有可更换的滤光片。
该辅助部件包括镶嵌蓝宝石光学窗的蓝宝石部件，该蓝宝石部件 连接镶嵌有前固定镜组的镜筒，镜筒连接镜头主体，镜头主体容置设置 有移动镜组的运动组元，该镜头主体之后连接用于和电视摄像机连接的 安装座，安装座的另端内部容置用于安装滤光片的螺紋压圈。
镜头主体还包含凸轮及驱动轮，该驱动轮带动凸轮转动，并且，运 动组元连接可在凸轮槽内滑动的拨钉。
驱动轮连接用以带动驱动轮的齿轮电机组件。
5本实用新型的有益效果为
1、 蓝宝石光学窗具有良好的透光特性，并且可以耐受具有1500度 高温粉尘的轰击；
2、 前固定镜组，它位于蓝宝石窗的后面，至少由4个单独透镜构成， 它们分别由石英材料、蓝宝石材料和光学玻璃制成。石英材料也有不低 于1 OOO度高温的耐受能力，而且它的色散很小用它作为前镜组的主要材 料有利于镜头的光学设计。实施例中第4个透镜是由光学玻璃制成的， 在光学玻璃的表面加工出高次非球面要容易一些；
3、 移动镜组，在镜头焦距改变的过程中，要使镜头的像平面始终 稳定在空间的某个固定位置至少需要有两个运动的透镜组按照 一 定规 则沿镜头的光轴移动。在此前的设计为了校正系统的色差都采用 一些胶 合的透镜，但是胶合透镜是不能耐受高温的，采用全分立的形式有利于 系统承受高的温度环境；
4、 在整个镜头的最后设置有光学滤光片，滤光片的性质是根据镜 头的使用环境和应用要求来决定的，可以是带通滤光片也可以是中性滤 光片；
5 、利用切换装置可以将不同焦距的固定组和第二固定组相互切换， 使得变焦范围增大，在本案图3的实施例中，其变焦倍率达到20倍以 上，远远超过现有的2倍。
图l所示为本发明耐高温高倍率变焦距电视镜头的光学系统图； 图2所示为本发明耐高温高倍率变焦距电视镜头的实施例剖面示意
图3所示为本发明耐高温高倍率变焦距电视镜头的另一实施例剖面
示意图。
具体实施方式
为能使贵审查员清楚本实用新型的结构组成，以及整体运作方式，
6兹配合图式说明如下
请参见图l所示，本实用新型一种耐高温高倍率变焦距电^见镜头， 包含光学系统及用于将光学系统连接的辅助部件，该光学系统最前面是 固定组10，该固定组10包含蓝宝石光学窗11，它位于整个镜头的最前 面，所谓蓝宝石是经过提纯的AL203,是没有颜色的透明体，按照人们 的习惯仍然称呼这种材料为蓝宝石，提纯后的AL203具有接近玻璃的 光学透光特性；蓝宝石光学窗11之后设有由透镜组成的前固定镜组12; 该固定组IO之后设有可以横向移动的两个移动镜组13、 14。其中，该 前固定镜组12包含依次连接的4个透镜，其中，第一透镜121为石英 材料或蓝宝石材料制成的正透镜，第二透镜122为光学玻璃制成的负透 镜，第三透镜123和第四透镜124为光学玻璃制成的正透镜。另外，在 图3的实施例中，该前固定镜组12可以包含依次连接的5个透镜，其 中，第一透镜121为蓝宝石材料制成的正透镜，第二透镜122为石英制 成的正透镜，第三透镜123和第四透镜124为光学玻璃制成的正透镜， 第五透镜125为光学玻璃制成的负透镜。其中，这些透镜可以是球形表 面或其中的一个光学玻璃材料透镜表面是高次非球面镜，非球面透镜可 以获得更好的光学图像，透镜的具体参数可以根据镜头的最大视场角来 确定。前固定镜组，它位于蓝宝石窗的后面，至少由4个单独透镜构成， 它们分别由石英、蓝宝石材料和光学玻璃制成。石英材料也有不低于 1000度高温的耐受能力，而且它的色散很小用它作为前镜组的主要材 料有利于镜头的光学设计。在光学玻璃的表面加工出高次非球面要容易 一些。
该移动镜组13、 14包含顺序设置的正透镜、负透镜和正透镜，整 个移动镜组的焦距为10-35mm,并且，根据需要在两个移动镜组13、 14之后可以设有可更换的滤光片15，不同的滤光片有不同的用途，中 性衰减滤光片是用来降低系统透光性能的，带通滤光片可以有效识别通 红火焰中被加热的钢锭。这个滤光片设置在系统的最后是为了更换的方 便，这个滤光片并不是镜头中必须设置的。图1中光学图像的位置16，在镜头焦距改变的时候它的空间位置始终是不改变的，也就是整个系统
的光学总长为c,是个常数。移动镜组在镜头焦距改变的过程中，要使
镜头的像平面始终稳定在空间的某个固定位置至少需要有两个运动的透镜组按照一定规则沿镜头的光轴移动。在此前的设计为了校正系统的色差都采用一些胶合的透镜，但是胶合透镜是不能耐受高温的，采用全分立的形式有利于系统承受高的温度环境。
续^fr参见图2所示，为本实用新型一种实施例的结构剖面示意图，其中用于将光学系统连接的辅助部件包括镶嵌蓝宝石光学窗11的蓝宝石部件21,该蓝宝石部件为不锈钢材料制成，蓝宝石光学窗镶嵌在其中，并且，该蓝宝石光学窗11可以为圆锥台形，它的锥面用于与不锈钢蓝宝石部件21进行连接，两个平行的平面是经过光学抛光的，光从左边的平面进入从右边的平面射出，它可以耐受具有1500度高温粉尘的轰击；该蓝宝石部件21连接镶嵌有前固定镜组12的镜筒22,该镜筒22可以通过具有一定弹性的螺紋压圈23将所有透镜的位置固定，其中的镜筒是由不锈钢材料制造的，压圈是用有弹性的铜合金制成的；镜筒22连接镜头主体24，镜头主体24容置设置有移动镜组13、 14的运动组元28、 29，该镜头主体24之后连接用于和电视摄像机连接的安装座211，该安装座211可以是螺紋座，通过它与电视摄像机的内螺紋进行连接。镜头主体24还包含凸轮26及驱动轮25,该驱动轮25带动凸轮26转动，并且，运动组元28、 29连接可在凸轮26槽内滑动的拨钉27、 210。驱动轮25可以连接用以带动驱动轮的齿轮电机组件，也可以连接驱动手轮，或者以其它形式驱动。图2中的可更换的圆形滤光片212是根据使用的需要进行选择性的安装也可以不安装，可以通过螺紋压圏213将滤光片固定在滤光片槽内，当没有安装滤光片时这个螺紋压圈213容置于安装座中保证随时可以装入滤光片。
请参见图3所示，为本实用新型的另一具体实施例，其中，更包含第二固定组30,固定组为广角前固定组和第二固定组为长焦前固定组，该第二固定组30包含蓝宝石光学窗341，蓝宝石光学窗341之后设有由透镜组成的第二前固定4竟组20,该第二固定组30通过控制固定组10 与第二固定组30相互切换的切换装置32与固定组IO相连接。利用切 换装置32可以保证在某一时刻固定组10和第二固定组30这两个中只 能有一个在光路中，并且依靠切换装置32的保障能够很好的定位光轴， 固定组10和第二固定组30都可以受外力的驱动切入和切出，切换的过 程只是在很短的时间里完成，确保其中的一个置于在光路中。其中，固 定组10和第二固定组30的切换有很多方法，皆为现有技术，此处不 再进行赘述。
在本实施例中，固定组IO的该前固定镜组12可以包含依次连接的 5个透镜，其中，第一透镜121为蓝宝石材料制成的正透镜，第二透镜 122为石英制成的正透镜，第三透镜123和第四透镜124为光学玻璃制 成的正透镜，第五透镜125为光学玻璃制成的负透镜。而该第二固定组 30中的第二前固定镜组20包含依此连接的4个透镜，其中，第一透镜 为石英材料或蓝宝石材料制成的正透镜，第二透镜为光学玻璃制成的负 透镜，第三透镜和第四透镜为光学玻璃制成的正透镜，该第一固定镜组 焦距为4.5-10mm，该第二固定镜组焦距为20 - 35mm。这样，当固定 组的广角前固定组进入光路时，对于电视镜头来说可以获得2.8—14的 焦距数值；当切换为第二固定镜组的长焦前固定组时，这时镜头的焦距 变化范围为12-60mm。这样对于整个镜头来说其焦距变化范围就是2.8 -60mm,变焦倍率超过20倍。
如上所述，本实用新型构思新颖，结构简洁，使用方便，易于制造。 因此本实用新型提供一种高温高倍率变焦距电视镜头，于是，依法提呈 实用新型专利的申请；然而，本实用新型以上的实施说明及附图所示， 为本实用新型较佳实施例之一，并非以此局限本实用新型，是以，举凡 与本实用新型的构造、装置、特征等近似、雷同者，均应属本实用新型
的创i殳目的及申^貪专利范围之内。
权利要求1、一种耐高温高倍率变焦距电视镜头，包含光学系统及用于将光学系统连接的辅助部件，其特征在于，该光学系统最前面是固定组，该固定组包含蓝宝石光学窗，蓝宝石光学窗之后设有由透镜组成的前固定镜组；该固定组之后设有可以横向移动的两个移动镜组。
2、 如权利要求1所述的耐高温高倍率变焦距电视镜头，其特征 在于，包含第二固定组，该第二固定组包含蓝宝石光学窗，蓝宝石光 学窗之后设有由透镜组成的第二前固定镜组，该第二固定组通过控制 固定组与第二固定组相互切换的切换装置与固定组相连接。
3、 如权利要求1或2所述的耐高温高倍率变焦距电视镜头，其 特征在于，该前固定镜组包含依次连接的4个透镜，其中，第一透镜 为石英材料或蓝宝石材料制成的正透镜，第二透镜为光学玻璃制成的 负透镜，第三透镜和第四透镜为光学玻璃制成的正透镜。
4、 如权利要求1或2所述的耐高温高倍率变焦距电视镜头，其 特征在于，该前固定镜组包含依次连接的5个透镜，其中，第一透镜 为蓝宝石材料制成的正透镜，第二透镜为石英制成的正透镜，第三透 镜和第四透镜为光学玻璃制成的正透镜，第五透镜为光学玻璃制成的 负透镜。
5、 如权利要求4所述的耐高温高倍率变焦距电视镜头，其特征 在于，该第二前固定镜组包含依此连接的4个透镜，其中，第一透镜 为石英材料或蓝宝石材料制成的正透镜，第二透镜为光学玻璃制成的 负透镜，第三透镜和第四透镜为光学玻璃制成的正透镜，该第一固定 镜组焦距为4.5 - 10mm，该第二固定镜组焦距为20 - 35mm。
6、 如权利要求1所述的耐高温高倍率变焦距电视镜头，其特征 在于，该移动镜组包含顺序设置的正透镜、负透镜和正透镜，整个移 动镜组的焦距为10-35mm。
7、 如权利要求1所述的耐高温高倍率变焦距电视镜头，其特征在于，两个移动镜组之后设有可更换的滤光片。
8、 如权利要求1所述的耐高温高倍率变焦距电祸/镜头，其特征 在于，该辅助部件包括镶嵌蓝宝石光学窗的蓝宝石部件，该蓝宝石 部件连接镶嵌有前固定镜组的镜筒，镜筒连接镜头主体，镜头主体容 置设置有移动镜组的运动组元，该镜头主体之后连接用于和电视摄像 机连接的安装座，安装座的另端内部容置用于安装滤光片的螺紋压 圈。
9、 如权利要求8所述的耐高温高倍率变焦距电视镜头，其特征 在于，镜头主体还包含凸轮及驱动轮，该驱动轮带动凸轮转动，并且， 运动组元连接可在凸轮槽内滑动的拨钉。
10、 如权利要求9所述的耐高温高倍率变焦距电视镜头，其特征 在于，驱动轮连接用以带动驱动轮的齿轮电机组件。
专利摘要本实用新型一种耐高温高倍率变焦距电视镜头，包含光学系统及用于将光学系统连接的辅助部件，其特征在于，该光学系统最前面是固定组，该固定组包含蓝宝石光学窗，蓝宝石光学窗之后设有由透镜组成的前固定镜组；该固定组之后设有可以横向移动的两个移动镜组。包含第二固定组，该第二固定组包含蓝宝石光学窗，蓝宝石光学窗之后设有由透镜组成的第二前固定镜组，该第二固定组通过控制固定组与第二固定组相互切换的切换装置与固定组相连接。采用上述结构，可以得到一种能够工作在高温环境中的变焦距电视镜头，镜头可以对高温室内的情形形成图像以便被电视摄像机接收。
文档编号G02B15/167GK201269945SQ20082013499
公开日2009年7月8日 申请日期2008年9月9日 优先权日2008年9月9日
发明者刘恩全, 温怀荣 申请人:北京先杰科技有限责任公司