一种轻小型20倍连续变焦透雾镜头

技术领域

本发明涉及光电技术领域，具体涉及一种轻小型20倍连续变焦透雾镜头。

背景技术

对于连续变焦镜头，由于需要通过调整焦距来完成对不同位置物体的成像需求，在调整过程中会出现镜片抖动带来的成像虚化，影响成像质量。同时，变焦倍率的增大，往往会使整体镜头结构体积增加，加大镜头自身重量，扩大镜头使用时占用空间。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种轻小型20倍连续变焦透雾镜头，不仅结构合理，而且体积小，连续变焦倍数高。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种轻小型20倍连续变焦透雾镜头，所述镜头沿其轴向依次设有调焦组件、变焦组件、滤光片切换组件及探测器组件，所述变焦组件包括主镜筒，所述主镜筒前后端内分别同轴设有变倍镜组与补偿镜组，该变倍镜组经与补偿镜组分别固定连接在变倍滑架与补偿滑架上，且变倍滑架与补偿滑架上均轴向延伸与主镜筒内壁滑动连接，所述变倍滑架与补偿滑架上分别经变倍导钉和补偿导钉与同轴设置在主镜筒外的变焦凸轮联动，所述主镜筒上开设有两分别供变倍导钉和补偿导钉前后滑移的滑槽，所述变焦凸轮上分别开设有与变倍导钉、补偿导钉配合的变倍曲线槽与补偿曲线槽；该镜头在要求需要连续变焦切换使用的同时，尽量减少变焦时带来的镜片抖动，提升镜头成像质量，并且提高了镜头的透雾能力。合理运用结构件间的有效空间，通过间隙和安装形式，调整镜头尺寸，以达到结构紧凑，减轻重量的效果。

进一步的，所述变焦凸轮前后端分别经前排钢球与后排钢球与主镜筒连接，且均经变倍凸轮压圈压紧形成滚动轴承结构，以将变焦凸轮旋转时的滑动摩擦转变为滚动摩擦。

进一步的，调焦组件和变焦组件均通过研磨配合的方式与主镜筒相接触，通过导钉与主镜筒联接，通过凸轮曲线槽完成调焦组件和变焦组件的直线往复运动，完成镜头连续变焦切换使用要求。

进一步的，所述镜头还包括用以支撑各组件的连接底座，所述底座上竖向延伸有两支撑板以支撑调焦组件及变焦组件，所述变焦凸轮前端沿其外周固设有变焦凸轮齿轮，该变焦凸轮齿轮与一联动齿轮啮合，该联动齿轮两侧啮合有变倍电机齿轮与变焦电位器齿轮，变倍电机齿轮与变倍电机连接，变焦电位器齿轮与变焦电位器连接，且变倍电机与变焦电位器均固连在支撑板上。

进一步的，所述滤光片切换组件包括方形壳体，所述方形壳体内经滤光片转盘轴转动连接有滤光片转盘，所述滤光片转盘呈扇形且沿其弧边设有凸齿，并经凸齿与滤光片电机输出端固设的切换齿轮啮合，所述方形壳体中心与主镜筒同轴贯穿开设有圆孔，所述滤光片转盘上开设有至少两个切换孔位，且每个切换孔位内均设有不同的滤光片，滤光片切换组件通过控制滤光片转盘旋转，实现滤光片之间的来回切换，最终达到透雾要求。实现电动连续变焦、电动调焦、滤光片切换工作模式、图像输出等功能。

进一步的，所述方形壳体内沿滤光片转盘转动方向固设有两滤光片微动开关，分别设置在滤光片转盘转动方向两侧，以限制滤光片转盘过度偏转。

进一步的，所述调焦组件包括调焦主镜筒，所述调焦主镜筒内同轴设有调焦镜组，所述调焦主镜筒外套设有调焦凸轮，并经调焦凸轮外表面设置的齿轮与调焦电机齿轮啮合，所述调焦电机齿轮经调焦电机驱动，并经调焦导钉将调焦镜组、调焦凸轮及调焦主镜筒联接，所述调焦凸轮沿其周部开设有限制调焦导钉过度摆动的若干直槽。

进一步的，所述调焦电机齿轮旁侧还啮合有调焦电位器齿轮，该调焦电位器齿轮与调焦电位器的驱动轴连接。

进一步的，所述探测器组件包括固设在滤光片切换组件后端的光电探测器。

进一步的，所述连接底座侧端固设有控制板。

进一步的，镜头所用电机均采用背负式齿轮啮合安装方式，镜头整体简洁、美观。电机齿轮设有打滑机构，齿轮通过锁紧螺母压紧压簧及打滑垫片固定，当电机过载时齿轮打滑，对电机进行保护

进一步的，所述调焦机构、变焦机构与滤光片切换机构采用螺纹及主正面配合联接，能够有效保证同心度需求，减小外形尺寸，使镜头尽量轻便、小巧。同时，兼顾到加工、装配、及调试的方便性。

进一步的，各零件间控制尺寸间隙配合，以减少整体尺寸，提高空间利用率。压圈尽量采用外压式，可以加大锁紧力度，减少占用空间，通过面上两个圆孔进行点胶固定，防止振动或者高低温状态时，螺纹松弛。调整镜头尺寸，以达到结构紧凑，减轻重量的效果。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：体积小，连续变焦倍数高，在满足该前提下，保证镜头成像清晰，整个镜头工作状态流畅，并具有透雾效果。同时控制各零件间的配合，减轻整体镜头重量，缩减占用空间，增加镜头的可使用环境范围。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

附图说明

图1为本发明实施例的构造示意图一；

图2为本发明实施例的构造示意图二；

图3为本发明实施例中变焦组件的构造示意图；

图4为本发明实施例中变倍导钉与主镜筒配合示意图；

图5为本发明实施例主镜筒内变焦组件的结构示意图；

图6为本发明实施例中变焦凸轮的构造示意图；

图7为本发明实施例中调焦组件的构造示意图；

图8为本发明实施例中调焦组件的侧视图；

图9为本发明实施例中滤光片切换组件的构造示意图；

图10为本发明实施例中滤光片切换组件的侧视图。

图中：11-调焦凸轮压圈，12-调焦主镜筒，13-调焦镜组，14-调焦导钉，15-调焦凸轮，18-调焦电机齿轮，19-调焦电位器齿轮，110-调焦电机，111-调焦电位器，112-直槽，21-变倍镜组，22-变倍滑架，23-前排钢球，24-变倍导钉，25-变焦凸轮，26-主镜筒，27-后排钢球，28-变倍凸轮压圈，29-补偿镜组 ，210补偿滑架,211-补偿导钉，214-变倍电位器，215-变倍电机，216-变焦电位器齿轮，217-变倍电机齿轮，218-变倍曲线槽，219-补偿曲线槽，220-联动齿轮，221-变焦凸轮齿轮，31-方形壳体，32-可见光滤光片，33-滤光片转盘轴，34-滤光片微动开关，35-近红外滤光片，36-滤光片转盘，37-滤光片电机齿轮，38-滤光片过轮，39-滤光片电机。1-调焦组件，2-变焦组件，3-滤光片切换组件，4-探测器组件，5-连接底座，6-支撑板。

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

如图1~10所示，一种轻小型20倍连续变焦透雾镜头，整体结构通过缜密设计，通过背负式电机、电位器和微动开关，减少占用空间。控制板6通过侧面悬挂的形式放在镜头一侧，使镜头整体长度缩减，更好的满足控制板接线的使用要求。

在本发明实施例中，本调焦机构选用光学系统前固定组镜片组成调焦组件。调焦镜组13及调焦凸轮115分别通过与调焦主镜筒12研磨配合后装入调焦主镜筒12内，调焦凸轮15按光学系统对调焦量的要求铣上线性斜槽，该线性斜槽与变倍曲线槽及补偿曲线槽同理，调焦主镜筒上铣直槽112；用调焦导钉14将调焦镜组13与调焦凸轮15和调焦主镜筒12联接在一起，调焦电机齿轮18与调焦凸轮15上的齿轮啮合。当调焦电机110加电旋转，带动调焦凸轮15旋转，通过调焦主镜筒12上直槽限制，调焦镜组13的旋转运动转换为直线运动，从而实现对远近目标的调焦，完成调焦过程。当对远近目标的调焦，调焦电位器齿轮19通过与调焦电机齿轮18啮合带动调焦电位器111的轴旋转，使变倍电位器的阻值发生变化，经过适当的取样电路可以读出变倍电位器的变化值，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。

在本发明实施例中，镜头变焦组件由变倍镜组21通过螺钉安装在变倍滑架22上，组成变倍组件；补偿镜组29通过螺钉安装在补偿滑架210上，组成补偿组件。变倍滑架22与补偿滑架210分别通过与主镜筒26研磨配合后装入主镜筒内，变焦凸轮25通过前排钢球23、后排钢球安装在主镜筒上，用变倍凸轮压圈28压紧，形成滚动轴承结构，把变焦凸轮旋转时的滑动摩擦转变为滚动摩擦，以减少变焦凸轮运动时的摩擦力。变焦凸轮按光学变焦运动方程的要求分别铣上变倍曲线槽218、补偿曲线槽219，然后用变倍导钉24和补偿导钉211把变焦凸轮与变倍滑架22、补偿滑架210联接在一起。变倍电机齿轮和变焦电位器齿轮217分别与联动齿轮220啮合，并经联动齿轮与变焦凸轮齿轮25啮合。当变倍电机转子作正负旋转运动时，使精密电位器与变焦凸轮同步转动。通过变倍、补偿曲线槽及变倍导钉、补偿导钉组件带动变倍滑架、补偿滑架按变倍、补偿曲线槽运动。主镜筒上两条滑槽7起到支撑变倍导钉和补偿导钉的作用，并且使变倍滑架、补偿滑架的旋转运动变为直线运动。严格控制变倍导钉和补偿导钉与变焦凸轮的曲线槽和主镜筒的滑槽之间的配合间隙，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215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216通过与变焦凸轮齿轮啮合，使变倍电位器214旋转，则变倍电位器的阻值发生变化，通过适当的取样电路可以取出变倍电位器的变化值，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。同时变倍镜组处压圈采用外压形式，增加锁紧力度，同时压缩整体体积，减轻重量，通过倒角避让光线通过路径，防止干涉，避免成像出现阴影。

在本发明实施例中，滤光片切换组件：序号32可见光滤光片与序号35红外滤光片分别按图4所示位置装入序号36滤光片转盘内，序号36滤光片转盘通过序号33滤光片转盘轴固定在序号31方形壳体上，保证序号36滤光片转盘转动平稳、无卡滞。序号39滤光片电机齿轮通过序号滤光片过轮38与序号36滤光片转盘齿轮啮合，当序号39滤光片电机加电后，带动序号36滤光片转盘转动，序号34滤光片微动开关起到限位作用，从而实现可见光滤光片与红外滤光片之间的来回切换，最终达到透雾要求。通过序号31方形壳体上的卡槽与相机组件连接，控制调整相机靶面时的位置精度，使镜头在整体调试时限制自由度，保证镜头的调试效率。

在本发明实施例中，滤光片设于两组，分别为可见光滤光片与近红外滤光片。

在本发明实施例中，镜片通过隔圈和压圈固定在光栏座上。前端控制尺寸与连续变焦机构后端间隙配合，以减少整体尺寸，提高空间利用率。压圈采用外压式，可以加大锁紧力度，减少占用空间，通过面上两个圆孔进行点胶固定，防止振动或者高低温状态时，螺纹松弛。

在本发明实施例中，所述调焦电机、变倍电机和滤光片电机均采用背负式安装方式，镜头整体简洁、美观。电机齿轮设有打滑机构，齿轮通过锁紧螺母压紧压簧及打滑垫片固定，当电机过载时齿轮打滑，对电机进行保护。

在本发明实施例中，所述调焦电机运转时，通过带动电机齿轮、过轮转动，使调焦凸轮转动。调焦凸轮通过三个均布的调焦导钉与调焦镜筒联接。导钉在后组镜筒上开设的三个均布直槽作用下使调焦镜筒作直线往返运动。这样电机的圆周运动带动调焦座做直线运动。电机正反转即可带动调焦组前后运动，从而实现调焦目的。

在本发明实施例中，所述变倍电机运转时，通过带动电机齿轮、过轮转动，使变倍凸轮转动。变倍凸轮通过变倍导钉上的变倍滚子与与变倍滑架联接。导钉在主镜筒上直槽作用下使变倍组件和补偿组件作直线往返运动。这样电机的圆周运动带动滑架做直线运动。电机正反转即可带动变倍机构前后运动，从而实现变倍目的。

在本发明实施例中，所述探测器组件包括固设在滤光片切换组件后端的光电探测器。

在本发明实施例中，所述调焦机构、变倍机构与滤光片切换机构采用螺纹及主正面配合联接，能够有效保证同心度需求，减小外形尺寸，使镜头尽量轻便、小巧。同时，兼顾到加工、装配、及调试的方便性。

在本发明实施例中，所述镜头各螺纹联接处均涂胶紧固，各锥端紧定螺钉均抱窝涂胶紧固，保证联接牢靠，提高抗振动、耐冲击等性能。

在本发明实施例中，所述镜头前组镜筒及各压圈、隔圈等内壁处均加工诺干条宽度适当的齿纹，并涂上消光漆，利用镜筒内壁对杂散光辐射的散射和吸收，从而达到抑制杂散光的目的。

在本发明实施例中，后调焦组用于对远近不同目标进行聚焦，弥补了大口径镜头景深小的缺陷；同时利用该调焦组对温度引起的像面漂移进行温度调焦，使得镜头在高低温状态下仍能良好成像。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的轻小型20倍连续变焦透雾镜头。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。