本發(fā)明涉及一種視頻技術(shù)的光學(xué)攝像裝置，具體涉及一種連續(xù)變焦電視攝像鏡頭及其控制方法。

背景技術(shù)：

適用于轉(zhuǎn)塔平臺(tái)的攝像鏡頭其主要功能是為攝取景物可見光波段的能量輻射，形成可見光視頻圖像；在信息處理器控制下由穩(wěn)像平臺(tái)帶動(dòng)攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)方位和俯仰的兩維運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到目標(biāo)搜索、隔離載體擾動(dòng)、跟蹤靜動(dòng)目標(biāo)等功能。目前運(yùn)用在該平臺(tái)上連續(xù)變焦攝像鏡頭不僅體積大，重量重，而且在變焦全過程中成像穩(wěn)定性差，受干擾較大；無法在雨、雪、霧等惡劣天氣條件下實(shí)現(xiàn)連續(xù)拍攝。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種連續(xù)變焦電視攝像鏡頭及其控制方法，分辨率高，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，變焦過程成像清晰。

本發(fā)明采用以下方案實(shí)現(xiàn)：一種連續(xù)變焦電視攝像鏡頭，所述鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)中沿光線自前向后入射方向依次設(shè)有光焦度為正的前固定組A、光焦度為負(fù)的變倍組B、光焦度為負(fù)的補(bǔ)償組C、可變光欄D和光焦度為正的后固定組E；所述前固定組A包括自前向后依次設(shè)置的正月牙透鏡A-1以及由負(fù)月牙透鏡A-2與正月牙透鏡A-3密接膠合的第一膠合組；所述變倍組B包括由負(fù)月牙透鏡B-1與正月牙透鏡B-2密接膠合的第二膠合組；所述補(bǔ)償組C包括由雙凹透鏡C-1與正月牙透鏡C-2密接膠合的第三膠合組；所述后固定組E包括自前向后依次設(shè)置的雙凸透鏡E-1、雙凸透鏡E-2與負(fù)月牙透鏡E-3密接膠合的第四膠合組、負(fù)月牙透鏡E-4以及負(fù)月牙透鏡E-5。

進(jìn)一步的，所述前固定組A和變倍組B之間的空氣間隔是1.5～38.76mm，所述變倍組B和補(bǔ)償組C之間的空氣間隔是30.66～7.92mm，所述補(bǔ)償組C和后固定組E之間的空氣間隔是16.25～1.73mm。

進(jìn)一步的，所述前固定組A中的正月牙透鏡A-1和第一膠合組之間的空氣間隔是0.1mm；所述后固定組E中的雙凸透鏡E-1與第四膠合組之間的空氣間隔是0.1mm，第四膠合組與負(fù)月牙透鏡E-4之間的空氣間隔是8.33mm，負(fù)月牙透鏡E-4與負(fù)月牙透鏡E-5之間的空氣間隔是0.1mm。

進(jìn)一步的，所述鏡頭機(jī)械結(jié)構(gòu)包括主鏡筒和安裝于主鏡筒后端的光欄座，主鏡筒前端內(nèi)部套設(shè)有用以安裝前固定組A并可前后移動(dòng)的前組鏡筒，主鏡筒中部具有用以安裝變倍組B并可前后移動(dòng)的變倍鏡筒，主鏡筒后端具有用以補(bǔ)償組C并可前后移動(dòng)的補(bǔ)償鏡筒；所述光欄座內(nèi)套設(shè)有用以安裝后固定組E的后組鏡座，光欄座前端設(shè)有由光欄動(dòng)環(huán)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的光欄片。

進(jìn)一步的，所述主鏡筒前端外套有調(diào)焦凸輪，調(diào)焦凸輪旁側(cè)設(shè)置有調(diào)焦擋釘、調(diào)焦微動(dòng)開關(guān)以及與調(diào)焦凸輪通過齒嚙合傳動(dòng)的調(diào)焦電機(jī)，調(diào)焦凸輪通過調(diào)焦導(dǎo)釘帶動(dòng)前組鏡筒前后移動(dòng)，所述調(diào)焦導(dǎo)釘為兩個(gè)并且對(duì)稱設(shè)置，兩調(diào)焦導(dǎo)釘分別穿過調(diào)焦凸輪上的兩線性斜槽及主鏡筒前端部對(duì)稱設(shè)置的兩導(dǎo)槽后旋接于前組鏡筒上。

進(jìn)一步的，所述主鏡筒內(nèi)設(shè)有用以變倍鏡筒和補(bǔ)償鏡筒移動(dòng)導(dǎo)向的導(dǎo)桿，所述變倍鏡筒和補(bǔ)償鏡筒分別經(jīng)變倍移動(dòng)座和補(bǔ)償移動(dòng)座與導(dǎo)桿滑動(dòng)配合；所述主鏡筒上還外套有變倍凸輪，所述變倍凸輪通過變倍導(dǎo)釘和補(bǔ)償導(dǎo)釘分別帶動(dòng)變倍移動(dòng)座和補(bǔ)償移動(dòng)座沿軸向前后移動(dòng)；位于主鏡筒旁側(cè)設(shè)置有變倍限位開關(guān)以及與變倍凸輪通過齒嚙合傳動(dòng)的變倍電機(jī)和變倍電位器。

進(jìn)一步的，所述光欄座上設(shè)置有光欄電機(jī)及與光欄電機(jī)通過齒嚙合傳動(dòng)的光欄調(diào)節(jié)環(huán)，所述光欄調(diào)節(jié)環(huán)通過光欄撥釘帶動(dòng)所述光欄動(dòng)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)；所述光欄座上還設(shè)置有用于控制光欄開口大小的光欄微動(dòng)開關(guān)。

本發(fā)明提供的另一技術(shù)方案是：一種連續(xù)變焦電視攝像鏡頭的控制方法，采用如上所述的連續(xù)變焦電視攝像鏡頭，控制調(diào)焦電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)調(diào)焦凸輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過主鏡筒上導(dǎo)槽限制，前組鏡筒的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)近目標(biāo)的聚焦；控制變倍電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而通過變倍導(dǎo)釘和補(bǔ)償導(dǎo)釘將變倍凸輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為變倍移動(dòng)座和補(bǔ)償移動(dòng)座的軸向移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)鏡頭焦距的連續(xù)變化，完成變焦過程；控制光欄電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過光欄調(diào)節(jié)環(huán)和光欄撥釘帶動(dòng)所述光欄動(dòng)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)帶動(dòng)光欄片轉(zhuǎn)動(dòng)，從而控制光圈開口大小的變化，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)控制光圈大小的過程。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明連續(xù)變焦電視攝像鏡頭具備連續(xù)變焦功能，焦距為17mm~165mm，可與百萬(wàn)像素CCD攝像機(jī)匹配，具有高分辨率；變焦全過程中成像清晰、無干擾；同時(shí)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小、重量輕，能在雨、雪、霧等惡劣天氣條件下實(shí)現(xiàn)連續(xù)拍攝。

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下將通過具體實(shí)施例和相關(guān)附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例光學(xué)系統(tǒng)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例整體機(jī)械結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例中調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和變倍補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的剖視圖；

圖4是圖3的右視圖；

圖5是圖3的俯視圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例中調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和變倍補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的立體圖；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例中光欄調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的剖視圖；

圖8是圖7的右視圖；

圖9是本發(fā)明實(shí)施例中光欄調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的立體圖；

圖中標(biāo)號(hào)說明：

11-正月牙透鏡A-1；12-負(fù)月牙透鏡A-2；13-正月牙透鏡A-3；201-負(fù)月牙透鏡B-1；202-正月牙透鏡B-2；301-雙凹透鏡C-1；303-正月牙透鏡C-2；418-雙凸透鏡E-1；419-第二雙凸透鏡E-2；420-負(fù)月牙透鏡E-3；412-負(fù)月牙透鏡E-4；410-負(fù)月牙透鏡E-5；

21-前固定組件；22-變倍組件；23-補(bǔ)償組件；24-變倍凸輪組件；25-可變光欄組件；26-攝像機(jī)；

31-調(diào)焦凸輪壓圈；32-前組壓圈；33-隔圈AB；34-調(diào)焦導(dǎo)釘；35-調(diào)焦凸輪；36-前組鏡筒；37-主鏡筒；38-凸輪蓋板；39-導(dǎo)桿；310-變倍凸輪；311-鋼珠；312-變倍凸輪壓圈；313-補(bǔ)償壓圈；314-補(bǔ)償鏡筒；315-補(bǔ)償移動(dòng)座；316-變倍壓圈；317-變倍移動(dòng)座；318-變倍鏡筒；319-調(diào)焦電機(jī)支架；320-調(diào)焦齒輪；321-變倍電機(jī)支架；322-變倍齒輪；323-變倍過輪軸；324-變倍過輪；325-變倍電位器齒輪；326-第一變倍限位支架；327-調(diào)焦微動(dòng)開關(guān)；328-第一調(diào)焦限位支架；329-調(diào)焦擋釘；330-第二調(diào)焦限位支架；331-第二變倍限位支架；332-變倍擋釘；333-調(diào)焦電機(jī)；334-變倍電機(jī)支架立柱；335-變倍電機(jī)；336-變倍電位器；

41-光欄座；42-光欄電機(jī)齒輪；43-光欄電機(jī)立柱；44-光欄電機(jī)支架；45-光欄電機(jī)；46-光欄過輪；47-光欄過輪軸；48-光欄撥釘；49-后組鏡座；411-壓圈；41-光欄調(diào)節(jié)環(huán)壓圈；414-光欄調(diào)節(jié)環(huán)；415-光欄動(dòng)環(huán)壓圈；416-光欄動(dòng)環(huán)；417-光欄片；421-后組壓圈；422-光欄限位支架；423-光欄擋釘；424-光欄微動(dòng)開關(guān)；425-隔圈IJ；426-隔圈LM。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種連續(xù)變焦電視攝像鏡頭，所述鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)中沿光線自前向后入射方向依次設(shè)有光焦度為正的前固定組A、光焦度為負(fù)的變倍組B、光焦度為負(fù)的補(bǔ)償組C、可變光欄D和光焦度為正的后固定組E；所述前固定組A包括自前向后依次設(shè)置的正月牙透鏡A-1以及由負(fù)月牙透鏡A-2與正月牙透鏡A-3密接膠合的第一膠合組；所述變倍組B包括由負(fù)月牙透鏡B-1與正月牙透鏡B-2密接膠合的第二膠合組；所述補(bǔ)償組C包括由雙凹透鏡C-1與正月牙透鏡C-2密接膠合的第三膠合組；所述后固定組E包括自前向后依次設(shè)置的雙凸透鏡E-1、雙凸透鏡E-2與負(fù)月牙透鏡E-3密接膠合的第四膠合組、負(fù)月牙透鏡E-4以及負(fù)月牙透鏡E-5。

在本實(shí)施例中，所述前固定組A和變倍組B之間的空氣間隔是1.5～38.76mm，所述變倍組B和補(bǔ)償組C之間的空氣間隔是30.66～7.92mm，所述補(bǔ)償組C和后固定組E之間的空氣間隔是16.25～1.73mm。

在本實(shí)施例中，所述前固定組A中的正月牙透鏡A-1和第一膠合組之間的空氣間隔是0.1mm；所述后固定組E中的雙凸透鏡E-1與第四膠合組之間的空氣間隔是0.1mm，第四膠合組與負(fù)月牙透鏡E-4之間的空氣間隔是8.33mm，負(fù)月牙透鏡E-4與負(fù)月牙透鏡E-5之間的空氣間隔是0.1mm。

由上述鏡片組構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)達(dá)到了如下的光學(xué)指標(biāo)：

（1）焦距：17mm～165mm；

（2）視場(chǎng)角：2ω=26.5°～2.8°；

（3）相對(duì)孔徑：1∶3.9；

（4）適用光譜范圍：480nm～850nm；

（5）工作溫度：-40℃～+55℃；

（6）最大尺寸：不大于245mm×87mm×90mm；

（7）重量：≤1250g。

如圖2~9所示，在本實(shí)施例中，所述鏡頭由調(diào)焦機(jī)構(gòu)、變倍補(bǔ)償機(jī)構(gòu)、光欄調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和攝像機(jī)組成，鏡頭的機(jī)械結(jié)構(gòu)包括主鏡筒37和安裝于主鏡筒37后端的光欄座41，主鏡筒37前端內(nèi)部套設(shè)有用以安裝前固定組A并可前后移動(dòng)的前組鏡筒36，主鏡筒37中部具有用以安裝變倍組B并可前后移動(dòng)的變倍鏡筒318，主鏡筒37后端具有用以補(bǔ)償組C并可前后移動(dòng)的補(bǔ)償鏡筒314；所述光欄座41內(nèi)套設(shè)有用以安裝后固定組E的后組鏡座49，光欄座41前端設(shè)有由光欄動(dòng)環(huán)416帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的光欄片417。

在本實(shí)施例中，所述主鏡筒37前端外套有調(diào)焦凸輪35，調(diào)焦凸輪35旁側(cè)設(shè)置有調(diào)焦擋釘329、調(diào)焦微動(dòng)開關(guān)以及與調(diào)焦凸輪35通過齒嚙合傳動(dòng)的調(diào)焦電機(jī)333，調(diào)焦凸輪35通過調(diào)焦導(dǎo)釘34帶動(dòng)前組鏡筒36前后移動(dòng)，所述調(diào)焦導(dǎo)釘34為兩個(gè)并且對(duì)稱設(shè)置，兩調(diào)焦導(dǎo)釘34分別穿過調(diào)焦凸輪35上的兩線性斜槽及主鏡筒37前端部對(duì)稱設(shè)置的兩導(dǎo)槽后旋接于前組鏡筒上，當(dāng)調(diào)焦電機(jī)320加電旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)調(diào)焦凸輪35旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過主鏡筒37上導(dǎo)槽限制，前組鏡筒36的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)近目標(biāo)的聚焦。

在本實(shí)施例中，所述調(diào)焦電機(jī)333通過調(diào)焦電機(jī)支架319安置在主鏡筒37上，所述調(diào)焦微動(dòng)開關(guān)327通過調(diào)焦限位支架328和調(diào)焦限位支架330安置在主鏡筒37上，所述調(diào)焦電機(jī)333的電機(jī)軸經(jīng)調(diào)焦電機(jī)齒輪320與調(diào)焦凸輪35上的齒輪嚙合。

在本實(shí)施例中，所述主鏡筒37內(nèi)設(shè)有用以變倍鏡筒318和補(bǔ)償鏡筒314移動(dòng)導(dǎo)向的導(dǎo)桿39，所述變倍鏡筒318和補(bǔ)償鏡筒314分別經(jīng)變倍移動(dòng)座317和補(bǔ)償移動(dòng)座315與導(dǎo)桿滑動(dòng)配合；所述主鏡筒37上還外套有變倍凸輪310，所述變倍凸輪310通過變倍導(dǎo)釘和補(bǔ)償導(dǎo)釘分別帶動(dòng)變倍移動(dòng)座317和補(bǔ)償移動(dòng)座318沿軸向前后移動(dòng)；位于主鏡筒37旁側(cè)設(shè)置有變倍限位開關(guān)以及與變倍凸輪310通過齒嚙合傳動(dòng)的變倍電機(jī)335和變倍電位器336。當(dāng)變倍電機(jī)335轉(zhuǎn)子作正負(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，使變倍電位器336轉(zhuǎn)子與變倍凸輪310同步轉(zhuǎn)動(dòng)并按變焦運(yùn)動(dòng)方程要求作前后直線運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)焦距的連續(xù)可變功能，當(dāng)系統(tǒng)的焦距發(fā)生變化時(shí)，變倍電位器齒輪336通過與變倍凸輪310上的齒輪嚙合，使變倍電位器336旋轉(zhuǎn)，則變倍電位器336的阻值發(fā)生變化，通過適當(dāng)?shù)娜与娐房梢匀〕鲎儽峨娢黄?36的變化值，并傳給控制中心，從而實(shí)現(xiàn)變焦值的顯示；反之，通過控制中心給出命令，可實(shí)現(xiàn)焦距的實(shí)時(shí)控制。

在本實(shí)施例中，所述導(dǎo)桿39通過凸輪蓋板38固定在主鏡筒37上，變倍凸輪310通過精密鋼珠311 安置在主鏡筒37上，并用變倍凸輪壓圈312壓緊，形成滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)，把變倍凸輪310旋轉(zhuǎn)時(shí)的滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，以減少變倍凸輪6310運(yùn)動(dòng)時(shí)的機(jī)械摩擦；所述變倍凸輪310按光學(xué)變焦運(yùn)動(dòng)方程的要求加工有變倍導(dǎo)釘和補(bǔ)償導(dǎo)釘相配合的變倍、補(bǔ)償曲線槽，嚴(yán)格控制變倍導(dǎo)釘和補(bǔ)償導(dǎo)釘與兩條曲線槽的配合間隙，保證變倍組件22、補(bǔ)償組件23滑動(dòng)平穩(wěn)舒適、無卡滯。

在本實(shí)施例中，所述變倍電機(jī)335通過變倍電機(jī)支架321安置在變倍主鏡筒37上，所述變倍限位開關(guān)通過變倍限位支架326、331安置在變倍主鏡筒37上，所述變倍電位器336通過變倍電機(jī)支架321安置在主鏡筒37上，變倍電機(jī)齒輪322通過變倍過輪324分別與變倍電位器齒輪325和變倍凸輪310相嚙合。

在本實(shí)施例中，所述光欄座41上設(shè)置有光欄電機(jī)45及與光欄電機(jī)45通過齒嚙合傳動(dòng)的光欄調(diào)節(jié)環(huán)414，所述光欄調(diào)節(jié)環(huán)414通過光欄撥釘48帶動(dòng)所述光欄動(dòng)環(huán)416轉(zhuǎn)動(dòng)；所述光欄座41上還設(shè)置有用于控制光欄開口大小的光欄微動(dòng)開關(guān)424。

在本實(shí)施例中，所述光欄微動(dòng)開關(guān)424通過光欄限位支架422安置在光欄座上，所述光欄調(diào)節(jié)環(huán)414上旋接有光欄擋釘423，所述光欄電機(jī)45通過光欄電機(jī)架44和光欄電機(jī)立柱43安置在光欄座41上，所述光欄電機(jī)45的電機(jī)軸上設(shè)有光欄齒輪42，所述光欄齒輪42通過與光欄調(diào)節(jié)環(huán)414齒嚙合后帶動(dòng)光欄調(diào)節(jié)環(huán)414轉(zhuǎn)動(dòng)，所述光欄調(diào)節(jié)環(huán)414由光欄調(diào)節(jié)環(huán)壓圈413壓緊在光欄座41上所述光欄動(dòng)環(huán)416由光欄動(dòng)環(huán)壓圈415壓緊在光欄座41內(nèi)。所述光欄動(dòng)環(huán)416帶動(dòng)光欄片417轉(zhuǎn)動(dòng)，從而控制光圈開口大小的變化，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)控制光圈大小的過程；光欄調(diào)節(jié)過程中通過兩端的光欄微動(dòng)開關(guān)424和限位支架422組成的限位組件起到保護(hù)電機(jī)的效果。

一種連續(xù)變焦電視攝像鏡頭的控制方法，采用如上所述的連續(xù)變焦電視攝像鏡頭，控制調(diào)焦電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)調(diào)焦凸輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過主鏡筒上導(dǎo)槽限制，前組鏡筒的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)近目標(biāo)的聚焦；控制變倍電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而通過變倍導(dǎo)釘和補(bǔ)償導(dǎo)釘將變倍凸輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為變倍移動(dòng)座和補(bǔ)償移動(dòng)座的軸向移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)鏡頭焦距的連續(xù)變化，完成變焦過程；控制光欄電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過光欄調(diào)節(jié)環(huán)和光欄撥釘帶動(dòng)所述光欄動(dòng)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)帶動(dòng)光欄片轉(zhuǎn)動(dòng)，從而控制光圈開口大小的變化，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)控制光圈大小的過程。

上列較佳實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。