[发明专利]一种基于双组补偿的大视场高变倍比连续变焦镜头

说明书

本发明涉及一种基于双组补偿的大视场高变倍比连续变焦镜头。镜管内部封装有物镜组、变倍组、前后补偿组，镜管后端固定有滤光片切换组、后固定座、后固定组；销钉穿过变倍镜管上的变倍曲线槽、前后补偿曲线槽以及镜管上的直线槽后，分别固定在变倍组、前后补偿组上；变倍电机组驱动变倍镜管旋转，变倍镜管带动销钉按照各自的曲线槽路径运动，进而带动变倍组、前补偿组、后补偿组在镜管中沿直线槽轴向移动，实现焦距的连续调节。本发明采用双组补偿结构补偿大视场高变倍比连续变焦镜头在变焦过程中像面的移动量，使大视场水平角度高达58°、变倍比高达35倍，变焦全程图像一直保持清晰。该镜头还具有体积小、重量轻、成像清晰、分辨率高等优点。

技术领域

本发明涉及光电设备技术领域，具体涉及一种基于双组补偿的大视场高变倍比连续变焦镜头。

背景技术

众所周知在某些特定应用场景中，能否快速、准确获取目标的高精度信息至关重要，这就涉及到电视成像设备。电视成像设备是一种常见的白光侦查设备，其一般由光学镜头、探测器组件和控制电路组件等组成，其中光学镜头是整个电视成像设备的基础，借助光学镜头可以获取目标的光学图像。为了大范围搜索、观察目标和大倍率放大目标以便精准瞄准和跟踪，电视成像设备一般采用连续变焦镜头。连续变焦镜头是指在一定范围内焦距连续变化，像面却保持不变或基本不变的光学成像系统，其可以对目标进行从小到大的连续放大，产生由远及近的感觉。连续变焦镜头一般依靠变倍组和补偿组两个光学组件，按照光学上设计好的规律位置关系沿轴线移动，从而改变两者之间的距离实现焦距的连续变化，并且保证变焦全程中像面保持清晰、稳定。在这个过程中，补偿组主要用于补偿变焦时的像面移动。

一方面既需要尽量大的观察视场以便更好的观察、搜索目标，另一方面又需要在发现目标后借助作用距离远、放大倍率高的长焦小视场放大目标以便进一步精准识别和跟踪目标，这就需要用到大视场高变倍比连续变焦镜头(长短焦的比例即为变倍比)。尽量大的短焦用于观察视场，足够大的变倍比用于满足长焦跟踪目标，然而视场加大、变倍比加大使得成像模组无法保证变焦过程中图像全程清晰，很容易在变焦过程中丢失目标，此外还存在图像质量下降、分辨率降低、变倍曲线拟合困难以及光学设计难度加大等问题。在这个过程中光学口径加大也会导致产品体积、重量加大，进一步加大了结构设计的困难程度。

由于光学加工工艺、变倍镜管凸轮曲线槽设计和加工工艺等条件的限制，以及在连续变焦过程中图像需保持清晰的要求，现有的连续变焦镜头及搭载此类镜头的电视设备的大视场一般小于20度，变倍比一般在10-15倍左右。为解决这些问题，申请人开发了一种基于双组补偿的新型连续变焦镜头，将大视场水平角度提高至58°变倍比提高至35倍，并且变焦过程中图像全程清晰，小视场分辨率小于5秒，整个镜头的重量小于650g。

发明内容

本发明的目的在于克服现有连续变焦镜头存在的上述问题，提供一种基于双组补偿的高变倍比大视场连续变焦镜头。该镜头主要包括镜管1、变倍镜管2、物镜组3、变倍组4、前补偿组5、后补偿组6。其中物镜组3、变倍组4、前补偿组5、后补偿组6依次安装在镜管1内部，变倍镜管2套装在镜管1上；在变倍镜管2上设置有变倍曲线槽23、前补偿曲线槽24、后补偿曲线槽25，在镜管1上设置有变倍直线槽20、前补偿直线槽21、后补偿直线槽22；销钉11穿过变倍镜管2上的曲线槽以及镜管1上的直线槽后，分别固定在变倍组4、前补偿组5、后补偿组6上；变倍镜管2旋转时带动各个销钉11沿相应的曲线槽运动，销钉11带动变倍组4、前补偿组5、后补偿组6沿相应的直线槽在镜管1中轴向移动，实现焦距的连续调节。

进一步的，变倍组4、前补偿组5、后补偿组6在镜管1内按照各自曲线槽规定的运动，各个曲线槽是根据光学设计的各组件相互位置采点加工而成。其中变倍组4做线性运动，前补偿组5、后补偿组6均做非线性运动，变倍组4与前补偿组5、后补偿组6运动方向相反。