一种超高清摄照紧凑型透雾电动变焦镜头的制作方法

一种超高清摄照紧凑型透雾电动变焦镜头
1.技术领域：
2.本实用新型涉及一种超高清摄照紧凑型透雾电动变焦镜头。
3.

背景技术：

4.在可见光成像系统中，具备超高清摄照的变焦镜头，相较于传统摄像变焦镜头，在跟踪侦查、遥感、预警、成像制导等实际应用场景中有着更大的优势，既能对目标进行高清摄像跟踪侦查，又能拍摄超高清图片。然而，现有的长焦透雾连续变焦光学镜头的变焦范围不够理想，限制了其应用场景。有鉴于此，本案由此而生。
5.

技术实现要素：

6.本实用新型针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本实用新型所要解决的技术问题是提供一种超高清摄照紧凑型透雾电动变焦镜头，设计合理，实现10倍超高清摄照连续变焦，拓宽应用场景。
7.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种超高清摄照紧凑型透雾电动变焦镜头，所述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、后固定镜组以及滤光片，所述前固定镜组包括自左向右依次设置的负月牙透镜a和双凸透镜b密接的第一胶合组、正月牙透镜c、正月牙透镜d；所述变倍镜组包括自左向右依次设置的负月牙透镜e、双凹透镜f与双凸透镜g密接的第二胶合组、双凹透镜h；补偿镜组包括自左向右依次设置的双凸透镜i、负月牙透镜j和双凸透镜k密接的第三胶合组、正月牙透镜l；后固定镜组包括自左向右依次设置的负月牙透镜m、正月牙透镜n、双凹透镜o和双凸透镜p密接的第四胶合组、负月牙透镜q、负月牙透镜r、负月牙透镜s和双凸透镜t密接的第五胶合组。
8.进一步的，所述前固定镜组与变倍镜组之间的空气间隔为5.1mm-52.3mm，所述变倍镜组与补偿镜组之间的空气间隔为84.9mm-2.0mm，补偿镜组与后固定镜组之间的空气间隔为4.3mm-40.0mm。
9.进一步的，所述第一胶合组与正月牙透镜c之间的空气间隔为0.2mm，所述正月牙透镜c与正月牙透镜d之间的空气间隔为0.2mm；所述负月牙透镜e与第二胶合组之间的空气间隔为4.7mm，所述第二胶合组与双凹透镜h之间的空气间隔为1.8mm；所述双凸透镜i与第三胶合组之间的空气间隔为0.2mm，所述第三胶合组与正月牙透镜l之间的空气间隔为0.2mm；所述负月牙透镜m与正月牙透镜n之间的空气间隔为0.2mm，所述正月牙透镜n与第四胶合组之间的空气间隔为14.5mm，所述第四胶合组与负月牙透镜q之间的空气间隔为0.2mm，所述负月牙透镜q与负月牙透镜r之间的空气间隔为20.8mm，所述负月牙透镜r与第五胶合组之间的空气间隔为0.2mm。
10.进一步的，所述双凸透镜b、正月牙透镜c、正月牙透镜d、正月牙透镜l、负月牙透镜q、双凸透镜t均采用超低色散的光学玻璃制成。
11.进一步的，所述镜头自左向右依次设有调焦主镜筒、主镜筒和后组镜筒，所述调焦主镜筒内部设有前组镜筒，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筒、补偿镜筒；所述前固定镜组、变倍镜组、补偿镜组和后固定镜组分
别安装在前组镜筒、变倍镜筒、补偿镜筒和后组镜筒上。
12.进一步的，所述镜头还包括电动调焦机构、电动变焦机构、电动透雾切换机构和高清cmos探测器组件，所述电动调焦机构选用前固定镜组作为调焦移动组；所述电动变焦机构通过变倍滑架、补偿滑架分别驱动变倍镜组、补偿镜组做直线往复运动，以完成镜头连续变焦切换；所述电动透雾切换机构与后组镜筒连接，电动透雾切换机构控制滤光片转盘旋转；所述高清cmos探测器组件安装在电动透雾切换机构上。
13.与现有技术相比，本实用新型具有以下效果：本实用新型设计合理，实现了焦距32-320mm连续变焦，可对远近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；在镜头后端设置有透雾滤光片，使镜头能适应恶劣环境下的使用要求，同时拓宽了应用场景。
14.附图说明：
15.图1是本实用新型实施例的光学结构示意图；
16.图2是本实用新型实施例中镜头的机械结构示意图；
17.图3是本实用新型实施例中镜头的外观结构示意图；
18.图4是本实用新型实施例中电动调焦机构的构造示意图一；
19.图5是本实用新型实施例中电动调焦机构的构造示意图二；
20.图6是本实用新型实施例中电动变焦机构的构造示意图一；
21.图7是本实用新型实施例中电动变焦机构的构造示意图二；
22.图8是本实用新型实施例中电动透雾切换机构的构造示意图一；
23.图9是本实用新型实施例中电动透雾切换机构的构造示意图二。
24.在图1中：
25.11-前固定镜组；111-负月牙透镜a；112-双凸透镜b；113-正月牙透镜c；114-正月牙透镜d；12-变倍镜组；121-负月牙透镜e；122-双凹透镜f；123-双凸透镜g；124-双凹透镜h；13-补偿镜组；131-双凸透镜i；132-负月牙透镜j；133-双凸透镜k；134-正月牙透镜l；14-后组定镜组；141-负月牙透镜m；142-正月牙透镜n；143-双凹透镜o；144-双凸透镜p；145-负月牙透镜q；146-负月牙透镜r；147-负月牙透镜s；148-双凸透镜t；15-滤光片；
26.在图2-3中：
27.16-电动调焦机构；17-电动变焦机构；18-电动透雾切换机构；19-高清cmos探测器组件；
28.在图6-9中：
29.21-调焦镜组；22-调焦凸轮压圈；23-调焦导钉组件；24-调焦凸轮；25-调焦主镜筒；26-调焦霍尔开关；27-调焦限位钉；28-调焦电机齿轮；29-调焦电机；210-调焦电位器齿轮；211-调焦电位器；31-变倍镜组；32-变倍滑架；33-前排钢球；34-变倍导钉组件；35-变焦凸轮；36-主镜筒；37-后排钢球；38-变倍凸轮压圈；39-补偿镜组；310-补偿滑架；311-补偿导钉组件；312-变焦霍尔开关；313-变倍限位钉；314-变焦电位器；315-变倍电机；316-变焦电位器齿轮；317-变倍电机齿轮；41-后组连接板；42-可见光滤光片；43-滤光片转盘轴；44-滤光片霍尔开关；45-近红外滤光片；46-滤光片转盘；47-滤光片电机齿轮；48-滤光片过轮；49-滤光片电机；410-滤光片磁铁。
30.具体实施方式:
31.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。
32.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语
“ꢀ
纵向”、
“ꢀ
横向”、
“ꢀ
上”、
“ꢀ
下”、
“ꢀ
前”、
“ꢀ
后”、
“ꢀ
左”、
“ꢀ
右”、
“ꢀ
竖直”、
“ꢀ
水平”、
“ꢀ
顶”、
“ꢀ
底”、
“ꢀ
内”、
“ꢀ
外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
33.实施例一：如图1所示，本实用新型一种超高清摄照紧凑型透雾电动变焦镜头，所述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11、变倍镜组12、补偿镜组13、后固定镜组14以及滤光片15，所述前固定镜组11包括自左向右依次设置的负月牙透镜a111和双凸透镜b112密接的第一胶合组、正月牙透镜c113、正月牙透镜d114；所述变倍镜组12包括自左向右依次设置的负月牙透镜e121、双凹透镜f122与双凸透镜g123密接的第二胶合组、双凹透镜h124；补偿镜组13包括自左向右依次设置的双凸透镜i131、负月牙透镜j132和双凸透镜k133密接的第三胶合组、正月牙透镜l134；后固定镜组14包括自左向右依次设置的负月牙透镜m141、正月牙透镜n142、双凹透镜o143和双凸透镜p144密接的第四胶合组、负月牙透镜q145、负月牙透镜r146、负月牙透镜s147和双凸透镜t148密接的第五胶合组。
34.本实施例中，所述前固定镜组11与变倍镜组12之间的空气间隔为5.1mm-52.3mm，所述变倍镜组12与补偿镜组13之间的空气间隔为84.9mm-2.0mm，补偿镜组13与后固定镜组15之间的空气间隔为4.3mm-40mm。
35.本实施例中，所述第一胶合组与正月牙透镜c113之间的空气间隔为0.2mm，所述正月牙透镜c113与正月牙透镜d114之间的空气间隔为0.2mm；所述负月牙透镜e121与第二胶合组之间的空气间隔为4.7mm，所述第二胶合组与双凹透镜h124之间的空气间隔为1.8mm；所述双凸透镜i131与第三胶合组之间的空气间隔为0.2mm，所述第三胶合组与正月牙透镜l134之间的空气间隔为0.2mm；所述负月牙透镜m141与正月牙透镜n142之间的空气间隔为0.2mm，所述正月牙透镜n142与第四胶合组之间的空气间隔为14.5mm，所述第四胶合组与负月牙透镜q145之间的空气间隔为0.2mm，所述负月牙透镜q145与负月牙透镜r146之间的空气间隔为20.8mm，所述负月牙透镜r146与第五胶合组之间的空气间隔为0.2mm。
36.本实施例中，所述双凸透镜b、正月牙透镜c、正月牙透镜d、正月牙透镜l、负月牙透镜q、双凸透镜t均采用超低色散的光学玻璃制成。通过选用超低色散的光学玻璃作为正透镜材料，减小了系统的色差，提高系统分辨率。
37.由上述镜片组构成的光学系统达到了如下的光学指标：
38.焦距：f
′
min=32mm，f
′
max=320mm；
39.相对孔径d/ f
′
：1/3.8～1/5.4；
40.视场角38.0
°×
22.1
°
～1.2
°×
0.65
°
；
41.光学总长度∑l≤231.6mm；
42.变倍行程≤47.2mm；
43.滤色片的透过光谱：透雾750～950nm。
44.本实施例中，在光学设计时，对前固定镜片组进行复杂化并选用ed（超低色散）光学玻璃，这样提高了轴上光线高度最高的前固定组的光焦度承担能力，有效地降低了光学
镜头二级光谱等像差，使镜头能在宽光谱范围内成像，且分辨率得到显著提高，可与超高清晰度的cmos探测器适配。
45.本实施例中，成像时：光线自左向右依次通过第一胶合组、正月牙透镜c113、正月牙透镜d114、的负月牙透镜e114、第二胶合组、双凹透镜h、双凸透镜i、第三胶合组、正月牙透镜l、负月牙透镜m、正月牙透镜n、第四胶合组、负月牙透镜q、负月牙透镜r、第五胶合组、滤光片15后进行成像。
46.本实施例中，前固定镜组11、变倍镜组12、补偿镜组13和后固定镜组14的镜片参数如下表1所示。
47.[0048][0049]
表1
[0050]
实施例二：如图2-3所示，本实施例在实施例一的基础上补充镜头的机械结构，具体为：所述镜头自左向右依次设有调焦主镜筒、主镜筒和后组镜筒，所述调焦主镜筒内部设有前组镜筒，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筒、补偿镜筒；所述前固定镜组、变倍镜组、补偿镜组和后固定镜组分别安装在前组镜筒、变倍镜筒、补偿镜筒和后组镜筒上。
[0051]
本实施例中，所述镜头还包括电动调焦机构16、电动变焦机构17、电动透雾切换机构18和高清cmos探测器组件19，所述电动调焦机构16选用前固定镜组作为调焦移动组；所述电动变焦机构17通过变倍滑架、补偿滑架分别驱动变倍镜组、补偿镜组做直线往复运动，以完成镜头连续变焦切换；所述电动透雾切换机构18与后组镜筒连接，电动透雾切换机构18控制滤光片转盘旋转；所述高清cmos探测器组件19安装在电动透雾切换机构18上。
[0052]
如图4、5所示，所述电动调焦机构选用光学系统前固定组镜片组成调焦镜组21。调焦镜组21通过与调焦主镜筒25研磨配合后装入调焦主镜筒25内，调焦凸轮24安装在调焦主镜筒25上，并用调焦凸轮压圈22压紧。调焦凸轮24按光学要求铣上线性斜槽，调焦主镜筒25铣上直槽；用3个120
°
均布的调焦导钉组件23将调焦镜组21与调焦凸轮24和调焦主镜筒25联接在一起，调焦电机齿轮28与调焦凸轮24上的齿轮啮合。当调焦电机29加电旋转，带动调
焦凸轮24旋转时，通过调焦主镜筒25上直槽限制，调焦镜组21的旋转运动转换为直线运动，从而实现对远近目标的调焦。当对远近目标的调焦，调焦电位器齿轮210通过与调焦电机齿轮28啮合带动调焦电位器211轴旋转，使调焦电位器211的阻值发生变化，经过适当的取样电路可以读出调焦电位器211的变化值，并传给控制中心，从而实现调焦距离值的显示；反之，通过控制中心给出命令，可实现调焦距离值的实时控制。
[0053]
如图6、7所示，在电动变焦机构中：变倍镜组31通过螺钉安装在变倍滑架32上，组成变倍组件；补偿镜组39通过螺钉安装在补偿滑架310上，组成补偿组件。变倍滑架32与补偿滑架310分别通过与主镜筒36研磨配合后装入主镜筒36内，变焦凸轮35通过前后精密钢球33、37安装在主镜筒36上，用变倍凸轮压圈38压紧，形成滚动轴承结构，把变焦凸轮35旋转时的滑动摩擦转变为滚动摩擦，以减少变焦凸轮35运动时的摩擦力。变焦凸轮35按光学变焦运动方程的要求分别铣上变倍、补偿曲线槽，然后用变倍导钉组件34和补偿导钉组件311把变焦凸轮35与变倍滑架32、补偿滑架310联接在一起。变倍电机齿轮317和变焦电位器齿轮316分别与变焦凸轮35齿轮啮合。当变倍电机315转子作正负旋转运动时，使精密电位器314与变焦凸轮35同步转动。通过变倍、补偿曲线槽及变倍导钉组件34、补偿导钉组件311带动变倍滑架32、补偿滑架310按变倍、补偿曲线槽运动。主镜筒36上两条直槽起到支撑变倍导钉组件34和补偿导钉组件311的作用，并且使变倍滑架32、补偿滑架310的旋转运动变为直线运动。严格控制变倍导钉组件34和补偿导钉组件311与变焦凸轮35的曲线槽和主镜筒36的直线槽之间的配合间隙，保证变倍、补偿组件滑动平稳舒适、无卡滞。这样通过变倍电机315旋转实现变倍组件、补偿组件按变焦运动方程要求作前后直线运动，从而实现系统焦距的连续可变功能。当系统的焦距发生变化时，变焦电位器齿轮316通过与变焦凸轮35齿轮啮合，使精密电位器314旋转，则精密电位器314的阻值发生变化，通过适当的取样电路可以取出精密电位器314的变化值，并传给控制中心，从而实现焦距值的显示；反之，通过控制中心给出命令，可实现焦距的实时控制。
[0054]
如图8、9所示，电动透雾切换机构：可见光滤光片52和红外滤光片55分别按图8、9所示位置装入滤光片转盘56内，滤光片转盘56通过滤光片转盘轴53固定在后组连接板51上，保证滤光片转盘56转动平稳、无卡滞。滤光片电机59齿轮通过滤光片过轮58与滤光片转盘56齿轮啮合，当滤光片电机59加电后，带动滤光片转盘56转动，滤光片霍尔开关54起到限位作用，从而实现可见光滤光片和红外滤光片之间的来回切换，最终达到透雾要求。通过后组连接板51上的卡槽与coms探测器组件连接，控制调整cmos探测器靶面时的位置精度，使镜头在整体调试时限制自由度，保证镜头的调试效率。
[0055]
本实用新型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)。
[0056]
另外，上述本实用新型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。
[0057]
本实用新型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。
[0058]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限
制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型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；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。