高分辨率小型化電視攝像鏡頭的制作方法

本實用新型涉及光電領域，尤其是高分辨率小型化電視攝像鏡頭。

背景技術：

可見光變焦距電視光學系統的作用是跟蹤和測量飛行目標，對空中運動的遠距離目標和近距離目標某部分跟蹤，這就要求電視光學系統盡可能做到分辨率高、色像差小、光學后截距短、變倍比大等；但通常電視光學系統變倍比大，鏡頭系統結構體積也變大；如何在小體積的小型鏡頭上實現大的變倍比和高分辯率，是一個研究方向。

技術實現要素：

本實用新型提出高分辨率小型化電視攝像鏡頭，能在小型鏡頭上實現大的變倍比和高分辯率。

本實用新型采用以下技術方案。

高分辨率小型化電視攝像鏡頭，所述攝像鏡頭為變焦距鏡頭，所述攝像鏡頭的光路沿光線入射方向依次設有光焦度為正的前固定透鏡組、光焦度為負的變倍透鏡組、光焦度為負的補償透鏡組、可變光闌和光焦度為正的后固定透鏡組。

所述前固定透鏡組在光線入射方向上依次設有前固定透鏡組第一正月牙透鏡、前固定透鏡組第二正月牙透鏡、前固定透鏡組負月牙透鏡和前固定透鏡組正月牙透鏡，其中前固定透鏡組負月牙透鏡和前固定透鏡組正月牙透鏡密接成前固定透鏡組膠合透鏡。

所述變倍透鏡組在光線入射方向上依次設有變倍透鏡組雙凹透鏡、變倍透鏡組負月牙透鏡和變倍透鏡組正月牙透鏡；所述變倍透鏡組負月牙透鏡和變倍透鏡組正月牙透鏡密接成變倍透鏡組膠合透鏡。

所述補償透鏡組在光線入射方向上依次設有補償透鏡組雙凹透鏡和補償透鏡組正月牙透鏡，所述補償透鏡組雙凹透鏡和補償透鏡組正月牙透鏡密接成補償透鏡組膠合透鏡。

所述后固定透鏡組在光線入射方向上依次設有后固定透鏡組雙凸透鏡、后固定透鏡組第一正月牙透鏡、后固定透鏡組第一雙凸透鏡、后固定透鏡組雙凹透鏡、后固定透鏡組第二正月牙透鏡、后固定透鏡組第二雙凸透鏡和后固定透鏡組負月牙透鏡；所述后固定透鏡組第一雙凸透鏡和后固定透鏡組雙凹透鏡密接成后固定透鏡組第一膠合透鏡；所述后固定透鏡組第二雙凸透鏡和后固定透鏡組負月牙透鏡密接成后固定透鏡組第二膠合透鏡。

在鏡頭變焦范圍內，所述前固定透鏡組和變倍透鏡組之間的空氣間隔范圍為1.7-53.4mm，變倍透鏡組與補償透鏡組之間的空氣間隔范圍為11-45.4mm，補償透鏡組與后固定透鏡組之間的空氣間隔范圍為3.5-20.8mm。

所述前固定透鏡組中，前固定透鏡組第一正月牙透鏡和前固定透鏡組第二正月牙透鏡的空氣間隔是0.1mm，前固定透鏡組第二正月牙透鏡和前固定透鏡組膠合透鏡的空氣間隔是0.2mm。

所述變倍透鏡組中，變倍透鏡組雙凹透鏡和變倍透鏡組膠合透鏡的空氣間隔是1mm。

所述后固定透鏡組中，后固定透鏡組雙凸透鏡和后固定透鏡組第一正月牙透鏡的空氣間隔是0.1mm，后固定透鏡組第一正月牙透鏡和后固定透鏡組第一膠合透鏡的空氣間隔是0.1mm，后固定透鏡組第一膠合透鏡與后固定透鏡組第二正月牙透鏡的空氣間隔是0.1mm，后固定透鏡組第二正月牙透鏡與后固定透鏡組第二膠合透鏡的空氣間隔是6.5mm。

所述前固定透鏡組第二正月牙透鏡以FK61氟冕玻璃超低色散材料成型。

所述攝像鏡頭在光線入射方向上依次設有電動聚焦機構、電動變焦機構和電動調光機構，所述電動變焦機構位于攝像鏡頭的中部。

所述電動變焦機構內設一精密電位器，所述精密電位器用于實現焦距預置功能。

所述可變光闌為電動可變光闌。

本實用新型所述方案的光路設計中，通過合理分配前固定透鏡組、變倍透鏡組、補償透鏡組和后固定透鏡組的光焦度，減小了各組元鏡片厚度，使鏡頭的結構長度縮短。

本實用新型中，所述前固定透鏡組第二正月牙透鏡以FK61氟冕玻璃超低色散材料成型，在光路始端的第一正月牙透鏡對入射光線匯聚后，第二正月牙透鏡即對入射光線的二級光譜進行校正，使得光路的后續鏡片能接收光譜校正后的光線，直接降低了色像差。

本實用新型中，所述電動變焦機構位于攝像鏡頭的中部，鏡頭在后固定透鏡組中使用多片鏡片，而且采用了多枚鏡片與多枚膠合透鏡組合的結構，有助于提高短焦分辨率，從而提升鏡頭整體的分辯率使之成為高分辯率鏡頭。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型進一步詳細的說明：

附圖1為本實用新型光路結構示意圖；

附圖2為本實用新型的結構示意圖；

附圖21為本實用新型的右視方向上的結構示意圖；

附圖22是本實用新型的左視方向上的結構示意圖；

附圖23是本實用新型的立體示意圖；

附圖3為本實用新型的電動聚焦機構的結構示意圖；

附圖31為本實用新型的電動聚焦機構的結構側視向示意圖；

附圖32為本實用新型的電動聚焦機構的立體示意圖；

附圖4為本實用新型的電動變焦機構的結構示意圖；

附圖41為本實用新型的電動變焦機構的結構側視向示意圖；

附圖42為本實用新型的電動變焦機構的立體示意圖；

附圖5為本實用新型的電動調光機構圖；

附圖51為本實用新型的電動調光機構的結構側視向示意圖；

附圖52為本實用新型的電動調光機構的立體示意圖；

圖中：1-前固定透鏡組；2-變倍透鏡組；3-補償透鏡組；4-可變光闌；5-后固定透鏡組；

11-前固定透鏡組第一正月牙透鏡；12-前固定透鏡組第二正月牙透鏡；13-前固定透鏡組負月牙透鏡；14-前固定透鏡組正月牙透鏡；

21-變倍透鏡組雙凹透鏡；22-變倍透鏡組負月牙透鏡；23-變倍透鏡組正月牙透鏡；

31-補償透鏡組雙凹透鏡；32-補償透鏡組正月牙透鏡；

51-后固定透鏡組雙凸透鏡；52-后固定透鏡組第一正月牙透鏡；53-后固定透鏡組第一雙凸透鏡；54-后固定透鏡組雙凹透鏡；55-后固定透鏡組第二正月牙透鏡；56-后固定透鏡組第二雙凸透鏡；57-后固定透鏡組負月牙透鏡；

201-聚焦組件； 202-變倍凸輪組件； 203-變倍組件；204-補償組件； 205-電動光瀾機構； 206-CCD組件； 207-電動變焦機構； 208-電動聚焦機構； 209-電動調光機構；

301-透鏡A-1；302-透鏡A-2；303-透鏡A-3；304-透鏡A-4；305-前組隔圈Ⅱ；306-前組隔圈Ⅰ；307-前組壓圈，308-聚集鏡座；309-聚焦凸輪；310-聚焦導釘；311-主鏡座，312-聚焦電機；313-聚焦電機支架；314-聚焦齒輪；315-聚焦限位支架；

401-變倍壓圈；402-透鏡B-1；403-透鏡B-2；404-透鏡B-3，405-變倍鏡座；406-變倍移動座；407-變倍鎖圈；408- 變倍導桿；409-變倍導套；410-導桿壓板；411-主鏡座；412- 鋼珠；413-變倍電機齒輪；414-變倍電位器齒輪；415-變倍電位器支架；416-變倍電位器；417-變倍電機；418-凸輪；419- 凸輪壓圈；420-光闌動環壓圈；421-光闌動環；422-后鏡座，423-補償壓圈；424-透鏡C2；425-補償鏡座；426-補償移動座；427-底板；428-補償導釘組件；429-變倍導釘組件；

501-光闌隔圈Ⅰ；502-透鏡E-1；503-透鏡E-2；504- 光闌座；505-光闌動環；506-光闌動環壓圈；507-光闌調節環，508-光闌導釘；509-光闌調節環壓圈；510-后固定透鏡鏡座Ⅰ，5-11-后固定透鏡鏡座Ⅱ；512-后固定透鏡鏡座壓圈；513-透鏡E-7；514-透鏡E-6；515-透鏡E-5；516-光闌隔圈Ⅱ；517- 透鏡E-4；518-透鏡E-3；519-光闌限位支架；520-微動開關，521-光闌電位器；522-光闌電機；523-光闌電機支架。

具體實施方式

如圖1所示，高分辨率小型化電視攝像鏡頭，所述攝像鏡頭為變焦距鏡頭，所述攝像鏡頭的光路沿光線入射方向依次設有光焦度為正的前固定透鏡組1、光焦度為負的變倍透鏡組2、光焦度為負的補償透鏡組3、可變光闌4和光焦度為正的后固定透鏡組5。

所述前固定透鏡組1在光線入射方向上依次設有前固定透鏡組第一正月牙透鏡11、前固定透鏡組第二正月牙透鏡12、前固定透鏡組負月牙透鏡13和前固定透鏡組正月牙透鏡14，其中前固定透鏡組負月牙透鏡13和前固定透鏡組正月牙透鏡14密接成前固定透鏡組膠合透鏡。

所述變倍透鏡組2在光線入射方向上依次設有變倍透鏡組雙凹透鏡21、變倍透鏡組負月牙透鏡22和變倍透鏡組正月牙透鏡23；所述變倍透鏡組負月牙透鏡22和變倍透鏡組正月牙透鏡23密接成變倍透鏡組膠合透鏡。

所述補償透鏡組3在光線入射方向上依次設有補償透鏡組雙凹透鏡31和補償透鏡組正月牙透鏡32，所述補償透鏡組雙凹透鏡31和補償透鏡組正月牙透鏡32密接成補償透鏡組膠合透鏡。

所述后固定透鏡組5在光線入射方向上依次設有后固定透鏡組雙凸透鏡51、后固定透鏡組第一正月牙透鏡52、后固定透鏡組第一雙凸透鏡53、后固定透鏡組雙凹透鏡54、后固定透鏡組第二正月牙透鏡55、后固定透鏡組第二雙凸透鏡56和后固定透鏡組負月牙透鏡57；所述后固定透鏡組第一雙凸透鏡53和后固定透鏡組雙凹透鏡54密接成后固定透鏡組第一膠合透鏡；所述后固定透鏡組第二雙凸透鏡56和后固定透鏡組負月牙透鏡57密接成后固定透鏡組第二膠合透鏡。

在鏡頭變焦范圍內，所述前固定透鏡組1和變倍透鏡組2之間的空氣間隔范圍為1.7-53.4mm，變倍透鏡組2與補償透鏡組3之間的空氣間隔范圍為11-45.4mm，補償透鏡組3與后固定透鏡組5之間的空氣間隔范圍為3.5-20.8mm。

所述前固定透鏡組1中，前固定透鏡組第一正月牙透鏡11和前固定透鏡組第二正月牙透鏡12的空氣間隔是0.1mm，前固定透鏡組第二正月牙透鏡12和前固定透鏡組膠合透鏡的空氣間隔是0.2mm。

所述變倍透鏡組中，變倍透鏡組雙凹透鏡21和變倍透鏡組膠合透鏡的空氣間隔是1mm。

所述后固定透鏡組中，后固定透鏡組雙凸透鏡51和后固定透鏡組第一正月牙透鏡52的空氣間隔是0.1mm，后固定透鏡組第一正月牙透鏡52和后固定透鏡組第一膠合透鏡的空氣間隔是0.1mm，后固定透鏡組第一膠合透鏡與后固定透鏡組第二正月牙透鏡55的空氣間隔是0.1mm，后固定透鏡組第二正月牙透鏡55與后固定透鏡組第二膠合透鏡的空氣間隔是6.5mm。

所述前固定透鏡組第二正月牙透鏡12以FK61氟冕玻璃超低色散材料成型。

所述攝像鏡頭在光線入射方向上依次設有電動聚焦機構、電動變焦機構和電動調光機構，所述電動變焦機構位于攝像鏡頭的中部。

所述電動變焦機構內設一精密電位器，所述精密電位器用于實現焦距預置功能。

所述可變光闌為電動可變光闌。

實施例

如圖2、21、22、23、3、31、32、4、41、42、5、51、52所示的電動聚焦機構、電動變焦機構和電動調光機構。

如圖所示，所述鏡頭的裝配結構從左往右依次為聚焦組件201、變倍凸輪組件202、變倍組件203、補償組件204、電動光闌機構205、CCD組件206，所述鏡頭的前部設有電動聚焦機構208，所述鏡頭的中部設有電動變焦機構207，所述鏡頭的后部設有電動調光機構209，所述電動聚焦機構208、電動變焦機構207和電動調光機構209分別環繞分布在鏡頭的四周。所述電動變焦機構207設置有一個實現焦距預置功能的變倍電位器416，所述變倍電位器416為精密電位器。

圖3、31、32內有電動聚焦機構內部前固定透鏡組1的各透鏡的裝配形態，本例以透鏡A-1為前固定透鏡組第一正月牙透鏡的裝配形態，以透鏡A-2為前固定透鏡組第二正月牙透鏡的裝配形態，以透鏡A-3為前固定透鏡組負月牙透鏡的裝配形態；以透鏡A-4為前固定透鏡組正月牙透鏡的裝配形態。

圖4、41、42內有電動變焦機構內變倍透鏡組2、補償透鏡組3的各透鏡的裝配形態；本例以透鏡B-1為變倍透鏡組雙凹透鏡的裝配形態，透鏡B-2為變倍透鏡組負月牙透鏡的裝配形態，透鏡B-3為變倍透鏡組正月牙透鏡的裝配形態；透鏡C-2為補償透鏡組正月牙透鏡的裝配形態。

圖5、51、52內有電動調光機構內部后固定透鏡組5的各透鏡的裝配形態，本例以透鏡E-3為后固定透鏡組第一雙凸透鏡的裝配形態，透鏡E-4為后固定透鏡組雙凹透鏡的裝配形態，透鏡E-5為后固定透鏡組第二正月牙透鏡的裝配形態，透鏡E-6為后固定透鏡組第二雙凸透鏡的裝配形態，透鏡E-7為后固定透鏡組負月牙透鏡的裝配形態。

所述聚焦組件201是用前組壓圈307將正月牙透鏡A-1（301）、正月牙透鏡A-2（302）、負月牙透鏡A-3（303）、正月牙透鏡A-4（304）分別安置于聚焦鏡座308內并通過上下兩個180°均布的聚焦導釘組件310安置在主鏡座311內，所述負月牙透鏡A-1（301）是由前組壓圈307壓緊在聚焦鏡座308內，所述正月牙透鏡A-1（301）和正月牙透鏡A-2（302）之間設置有前組隔圈Ⅱ306，所述正月牙透鏡A-2（302）和負月牙透鏡A-3（303）之間設置有前組隔圈Ⅰ305，所述負月牙透鏡A-3（303）和正月牙透鏡A-4（304）為密接的第一膠合組。所述電動聚焦機構208包括聚焦電機312、聚焦鏡座308、主鏡座311、聚焦電機支架313、聚焦齒輪314、聚焦限位支架315，所述聚焦電機312通過聚焦電機支架313安置在主鏡座311上，所述聚焦電機312的電機軸上安置有聚焦齒輪314，所述主鏡座311安置有聚焦凸輪309，用聚焦導釘組件310將聚焦鏡座311和主鏡座308聯接在一起，聚焦齒輪314與聚焦凸輪309上的齒輪嚙合。所述聚焦齒輪314通過與聚焦凸輪309齒輪嚙合后帶動聚焦凸輪309轉動，所述聚焦凸輪309分別與聚焦鏡座308、主鏡座311通過螺紋連接在一起，通過聚焦導釘310，利用聚焦凸輪309與聚焦鏡座308、主鏡座311之間的螺紋旋向以及導程的不一致，從而引導聚焦鏡座308相對主鏡座311由螺旋運動轉換為軸向運動，從而帶動聚焦組件201的前后移動，實現聚焦功能。

所述變倍鏡座405通過螺紋連接安置在變倍移動座406上組成變倍組件203；補償鏡座425通過螺紋連接安置在補償移動座426上組成補償組件204。所述變倍組件203和補償組件204均安裝在三根導桿408上并能平穩地進行滑動，所述三根導桿408通過導桿壓板410分別固定在主鏡座411上，通過研修保證凸輪418在主鏡座411內靈活轉動不得竄動，所述凸輪418開設有精密加工的兩條曲線槽，所述主鏡座411與底板427相連接。所述電動變焦機構207包括變倍電機417、凸輪418、變倍電位器416。所述變焦電機417通過變焦電機架415安置在主鏡座411上，變焦電位器齒輪414與變焦電機齒輪413嚙合在一起，變焦電機齒輪413與凸輪418嚙合在一起。當變焦電機417轉子作正負旋轉運動時，使變焦電位器轉子416與凸輪418同步轉動。通過變倍、補償曲線槽及變倍導釘組件429、補償導釘組件428帶動變倍移動座406和補償移動座426按變倍、補償曲線槽的方式運動。主鏡座411上兩條直槽起到支撐變倍導釘組件429和補償導釘組件428的作用，并且使變倍移動座406、補償移動座426的旋轉運動變位直線運動。嚴格控制變倍導釘組件429和補償導釘組件428與凸輪418的曲線槽和主鏡座411的直線槽之間配合間隙，保證變倍組件203和補償組件204滑動平穩舒適、無卡滯。這樣通過電動旋轉實現變倍組件203和補償組件204按變焦運動方程要求作前后直線運動，從而實現系統焦距的連續變化功能。當系統的焦距發生變化時，變焦電位器齒輪416通過與變焦電機齒輪413嚙合，使電位器旋轉，則電位器的阻值發生變化，通過適當的取樣電路可以去除電位器的變化值，并傳給控制中心，從而實現變焦值得顯示；反之，通過控制中心給出命令，可實現焦距的實時控制。

所述電動光闌機構是由雙凸透鏡E-1（502）、正月牙透鏡E-2（503）、由安置于后固定透鏡鏡座Ⅰ510內的雙凸透鏡E-3（518）與雙凹透鏡E-4（517）密接的膠合組以及正月牙透鏡E-5（516）、由安置于后固定透鏡鏡座Ⅱ511內的雙凸透鏡E-6(514)和負月牙透鏡E-7(513)密接的膠合組組成并安置于光闌座5-4內，所述雙凸透鏡E-1(502)與正月牙透鏡E-2(503)用光闌隔圈Ⅰ501隔開，并用后固定透鏡鏡座Ⅰ510壓緊在光闌座504內；所述雙凸透鏡E-3（518）與雙凹透鏡E-4(517)密接的膠合組與正月牙透鏡E-5(515)用光闌隔圈Ⅱ516隔開，并用后固定透鏡鏡座Ⅱ511壓緊于后固定透鏡鏡座Ⅰ510內；所述雙凸透鏡E-6(514)和負彎月透鏡E-7(513)密接的膠合組安置于后固定透鏡鏡座Ⅱ511內，并用后固定透鏡鏡座壓圈512壓緊。所述電動調光機構2-9包括光闌電機522和光闌電位器521組成；所述光闌電位器521通過光闌限位支架519安置在光闌座504上，所述光闌電機522通過光闌電機支架523安置在光闌座504上，所述光闌電機522的電機軸上安置有光闌齒輪，所述光闌齒輪通過與光闌調節環507齒輪嚙合帶動光闌調節環507轉動，所述光闌調節環507由光闌調節環壓圈509壓緊在光闌座504上，所述光闌調節環507通過安置在光闌動環505上的光闌導釘508帶動光闌動環505轉動，所述光闌動環505由光闌動環壓圈506壓緊在光闌座504內，所述光闌動環505帶動光闌片轉動，從而控制光闌開口大小的變化，實現電動控制光圈大小的過程。

本例鏡頭的光學指標為：

1. 焦距：；。（變倍比：約22倍）

2. 相對孔徑：D／f′=1／4.5～1／5.3

3. 視場：27°X20.3°～1.25°X0.93°

4. 光學后截距：l′≥22mm

5. 光學結構長度：ΣD≤120mm

6. 變倍行程：≤72mm

7. 鏡頭分辨率：與超百萬像素CCD攝像機適配；

8. 適用譜線范圍：400nm～700nm。