一種視頻監(jiān)測用高清透霧光電校靶鏡頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種視頻監(jiān)測用高清透霧光電校靶鏡頭，所述高清透霧光電校靶鏡頭的物鏡組焦距為205.778mm,目鏡組焦距為15.2mm,放大率為13.5倍，視場為5.6°，光軸與機械軸的平行度為25〃，工作距離為500m?1500m，鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)工作波段為0.45μm?0.95μm，分辨率為6〃；所述高清透霧光電校靶鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)中沿入射方向依次設(shè)置有保護玻璃、雙楔形鏡組、物鏡組和目鏡組，雙楔形鏡組包括前楔形鏡組與后楔形鏡組，物鏡組和目鏡組之間還設(shè)置有分劃板。本發(fā)明穩(wěn)定可靠，可在雨、霧等不同天氣條件下對不同距離物體依然具有較高的圖像對比度和清晰度，并對物體進行精確的校正。
【專利說明】
一種視頻監(jiān)測用高清透霧光電校靶鏡頭
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于光電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種視頻監(jiān)測用高清透霧光電校靶鏡頭?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]運用光學(xué)技術(shù)而研發(fā)的光學(xué)瞄準鏡，已經(jīng)具有相當完整的理論和比較成熟的技術(shù)，其檢定裝置都是采用人工測量方式，即費時又費力，在獲取信息方面局限性及僅局限在單人觀測，尤其在能見度較低的霧、霾天氣及大自然中風、空氣對流、手的抖動等影響，對不同距離上物體的監(jiān)測和校靶精度不高，已無法滿足實際使用的要求?；谶@樣的實際情況， 以提高目標監(jiān)測與識別概率為出發(fā)點視頻監(jiān)測用高清透霧光電校靶鏡頭是今后發(fā)展的重要方向。目前國內(nèi)可見光觀測儀器在實際使用時有很多局限性，使用繁瑣和測試精度低，適應(yīng)性、穩(wěn)定性、可靠性差。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種視頻監(jiān)測用高清透霧光電校靶鏡頭，該鏡頭穩(wěn)定可靠， 可在雨、霧等不同天氣條件下對不同距離物體依然具有較高的圖像對比度和清晰度，并對物體進行精確的校正。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種視頻監(jiān)測用高清透霧光電校靶鏡頭，所述高清透霧光電校靶鏡頭的物鏡組焦距為205.778mm，目鏡組焦距為15.2mm，放大率為13.5倍，視場為5.6°，光軸與機械軸的平行度為25〃，工作距離為500m-1500m，鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)工作波段為0.45m1-0.95mi，分辨率為6〃;所述高清透霧光電校靶鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)中沿入射方向依次設(shè)置有保護玻璃、雙楔形鏡組、物鏡組和目鏡組，雙楔形鏡組包括前楔形鏡組與后楔形鏡組，物鏡組和目鏡組之間還設(shè)置有分劃板。
[0005]作為本發(fā)明一種視頻監(jiān)測用高清透霧光電校靶鏡頭的進一步優(yōu)化，所述保護玻璃與雙楔形鏡組之間的空氣間隔為3_，前楔形鏡組與后楔形鏡組之間的空氣間隔為3.5_。
[0006]作為本發(fā)明一種視頻監(jiān)測用高清透霧光電校靶鏡頭的進一步優(yōu)化，所述物鏡組沿光軸方向依次包括物鏡膠合組、雙凸透鏡、雙凹透鏡和分劃板。
[0007]作為本發(fā)明一種視頻監(jiān)測用高清透霧光電校靶鏡頭的進一步優(yōu)化，所述后楔形鏡組與物鏡膠合組之間空氣間隔為5_，物鏡膠合組與雙凸透鏡之間空氣間隔為69.5mm，雙凸透鏡與雙凹透鏡之間空氣間隔為1 〇.8mm，雙凹透鏡與分劃板之間空氣間隔為25.47mm。
[0008]作為本發(fā)明一種視頻監(jiān)測用高清透霧光電校靶鏡頭的進一步優(yōu)化，所述目鏡組沿光軸方向依次包括前膠合組、雙凸透鏡和后膠合組。
[0009]作為本發(fā)明一種視頻監(jiān)測用高清透霧光電校靶鏡頭的進一步優(yōu)化，所述分劃板與前膠合組之間空氣間隔為6.09mm，前膠合組與雙凸透鏡之間空氣間隔為1mm，雙凸透鏡與后膠合組之間空氣間隔為1_。
[0010]作為本發(fā)明一種視頻監(jiān)測用高清透霧光電校靶鏡頭的進一步優(yōu)化，所述保護玻璃由H-K9L光學(xué)材料制成，雙楔形鏡組由H-K9L和H-ZF1光學(xué)材料制成。
[0011]作為本發(fā)明一種視頻監(jiān)測用高清透霧光電校靶鏡頭的進一步優(yōu)化，所述物鏡組包括的物鏡膠合組由H-BaK2和F3光學(xué)材料制成，雙凸透鏡由H-K9L光學(xué)材料制成，雙凹透鏡由 H-ZF6光學(xué)材料制成，分劃板由H-L9L光學(xué)材料制成。
[0012]作為本發(fā)明一種視頻監(jiān)測用高清透霧光電校靶鏡頭的進一步優(yōu)化，所述目鏡組包括的前膠合組由H-ZF5和H-K9L光學(xué)材料制成，雙凸透鏡由H-K9L光學(xué)材料制成，后膠合組由 H-K9L和H-ZF6光學(xué)材料制成。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有下述優(yōu)點及有益效果:本發(fā)明的視頻監(jiān)測用高清透霧光電校靶鏡頭，一方面，采用光學(xué)技術(shù)中的校色差雙楔形鏡組，它是由兩個光楔組組成的旋轉(zhuǎn)光楔機構(gòu)，來確保校靶鏡的零位(即瞄準基線)穩(wěn)定性，排除并解決了長期困擾瞄準鏡瞄準精度的問題;另一方面，鏡頭光學(xué)件膜系設(shè)計完全和傳感器光譜范圍相吻合，有利于雜散光和鬼影的消除，這樣大大提高了鏡頭的分辨率，而且提高了鏡頭反差能力，其反差越高，所檢測到的靶點輪廓光鮮、邊緣銳利、層次豐碩、質(zhì)感強烈，并且該鏡頭可在雨霧等惡劣的天氣條件下，依然具有較高的圖像對比度和清晰度，并且具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、可靠性強的特點?！靖綀D說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的工作狀態(tài)示意圖；圖2為本發(fā)明的鏡頭在光學(xué)傳遞函數(shù)在截止頻率為33LP/mm達到0.3-0.5的幾何光學(xué)曲線圖；圖3為本發(fā)明中雙楔形鏡組的調(diào)整范圍圖；圖4為本發(fā)明中雙楔形鏡組中光楔的光線偏轉(zhuǎn)圖一；圖5為本發(fā)明中雙楔形鏡組中光楔的光線偏轉(zhuǎn)圖二；圖6為本發(fā)明中雙楔形鏡組中光楔的光線偏轉(zhuǎn)圖三；附圖標記:1、保護玻璃，2、雙楔形鏡組，3、物鏡組，4、分劃板，5、目鏡組，6、(XD攝像機， 7、監(jiān)控裝置，8、雙楔形鏡組調(diào)整范圍，9、分劃板中心點?！揪唧w實施方式】
[0015]為使本發(fā)明的內(nèi)容更明顯易懂，以下結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明進行詳細描述。
[0016]如圖1所示，一種視頻監(jiān)測用高清透霧光電校靶鏡頭，所述高清透霧光電校靶鏡頭的物鏡組焦距為205.778mm，目鏡組焦距為15.2mm，放大率為13.5倍，視場為5.6°，光軸與機械軸的平行度為25〃，工作距離為500m-1500m，鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)工作波段為0.45M1-0.95M1， 分辨率為6〃;所述高清透霧光電校靶鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)中沿入射方向依次設(shè)置有保護玻璃、 雙楔形鏡組、物鏡組和目鏡組，雙楔形鏡組包括前楔形鏡組與后楔形鏡組，物鏡組和目鏡組之間還設(shè)置有分劃板。
[0017]為了本發(fā)明具有更好的實施效果，所述保護玻璃與雙楔形鏡組之間的空氣間隔為 3mm，前楔形鏡組與后楔形鏡組之間的空氣間隔為3.5mm。所述物鏡組沿光軸方向依次包括物鏡膠合組、雙凸透鏡、雙凹透鏡和分劃板，后楔形鏡組與物鏡膠合組之間空氣間隔為5_， 物鏡膠合組與雙凸透鏡之間空氣間隔為69.5mm，雙凸透鏡與雙凹透鏡之間空氣間隔為 10.8mm，雙凹透鏡與分劃板之間空氣間隔為25.47mm。所述目鏡組沿光軸方向依次包括前膠合組、雙凸透鏡和后膠合組，分劃板與前膠合組之間空氣間隔為6.09_，前膠合組與雙凸透鏡之間空氣間隔為1_，雙凸透鏡與后膠合組之間空氣間隔為1_。
[0018]作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述保護玻璃由H-K9L光學(xué)材料制成，雙楔形鏡組由 H-K9L和H-ZF1光學(xué)材料制成。所述物鏡組包括的物鏡膠合組由H-BaK2和F3光學(xué)材料制成， 雙凸透鏡由H-K9L光學(xué)材料制成，雙凹透鏡由H-ZF6光學(xué)材料制成，分劃板由H-L9L光學(xué)材料制成。所述目鏡組包括的前膠合組由H-ZF5和H-K9L光學(xué)材料制成，雙凸透鏡由H-K9L光學(xué)材料制成，后膠合組由H-K9L和H-ZF6光學(xué)材料制成。[〇〇19]在高清透霧光電校靶鏡頭中，因成像光學(xué)系統(tǒng)是信息傳遞系統(tǒng)，從物面到像面，輸出圖像質(zhì)量完全取決于光學(xué)系統(tǒng)傳遞特性。幾何光學(xué)是在空域研究光學(xué)系統(tǒng)成像規(guī)律，其實與空域相平行還可以在頻域中分析光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量，即用傳遞函數(shù)來研究系統(tǒng)空間頻率傳遞特性，這是一種能全面評價光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量的好方法。而鏡頭高清晰度的兩大重要指標包括分辨力和反差，而分辨力是指光電校靶鏡頭再現(xiàn)被攝物體細節(jié)能力，而反差則是指再現(xiàn)被攝物體低反差細節(jié)，所以鏡頭的設(shè)計中必須連同保護玻璃、雙楔形鏡組、物鏡組一起設(shè)計校正像差，運用ZEMAX光學(xué)設(shè)計軟件設(shè)計物鏡系統(tǒng)并進行優(yōu)化，在0.707帶校正了二級光譜，使其光學(xué)傳遞函數(shù)在截止頻率為33LP/mm達到0.3-0.5，如圖2所示:使鏡頭的分辨率顯著提高，達到百萬像素，使其傳函達到可與高清晰的攝像機適配，使高像素感光元配以高分辨率的鏡頭，使高清攝像機能力得以體現(xiàn)，提高了攝像系統(tǒng)在雨、薄霧等陰霾氣候條件下對不同距離目標的探測能力，并且有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、可靠性強的特點。
[0020]高清透霧光電校靶鏡頭，在校靶時所選擇的遠方瞄準點，經(jīng)過校靶鏡的物鏡組成像在校靶鏡的分劃面上，然后通過目鏡組及CCD攝像物鏡將瞄準點的像及分劃板的分劃線同時成在CCD攝像機成像面上，經(jīng)過CCD將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電信號并通過系統(tǒng)電纜傳送到顯示器上，采用圖樣采集和圖像處理并行的工作方式，通過分劃板對比，進行實時圖像判讀， 由于數(shù)值化圖像傳感器克服了人眼分辨力的不足，簡化了校靶過程，大大提高了監(jiān)測精度， 直觀快速達到檢定要求。
[0021]在設(shè)計中為解決系統(tǒng)的穩(wěn)定而采用的校色差雙楔形鏡組是由兩個光楔組成的旋轉(zhuǎn)光楔機構(gòu)，光線穿過光楔時，射出的光線總是偏向光楔厚邊一方，如圖4所示，當兩個光楔構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)光楔機構(gòu)時，若兩光楔的厚邊和厚邊相對(薄邊和薄邊相對)時，射出的偏向角最大如圖5所示，當一個光楔的厚邊與一個光楔的薄邊相對時，射出的偏向角為零，如圖6所示。利用此特性，采用校色差雙楔形鏡組來用于校靶鏡的光軸調(diào)校，當轉(zhuǎn)動調(diào)校蝸桿時就能驅(qū)使帶框楔形鏡轉(zhuǎn)動，從而引起光軸偏移，它是靠兩個光楔互為反方向運動來實現(xiàn)的。這兩個光楔圍繞一個公共軸線可轉(zhuǎn)動180度以上，它們在工作時，一個光楔朝順時針方向轉(zhuǎn)動， 另一個光楔就會同時朝反時針方向運動一個角度。由兩個校色差雙光楔組合而成的光楔組件可用于瞄準線的補償和光軸的調(diào)整。雙楔形鏡組的調(diào)整范圍在規(guī)定的圓圈內(nèi)(見圖3)利用這一特性，利用雙光楔進行光軸調(diào)整，以達到光電校靶鏡在震動的情況下穩(wěn)定光學(xué)系統(tǒng)的目的。
[0022]為實現(xiàn)鏡頭的高清，在鏡頭的光學(xué)零件表面膜系設(shè)計中，其光譜范圍則和傳感器的光譜要完全匹配，目前傳感器的光譜響應(yīng)范圍在0.4M1-1.2M1，鏡頭的光學(xué)件膜系設(shè)計 (包括保護玻璃)要完全和傳感器光譜范圍相吻合，其多層的膜系，可抑制雙重圖像和反射光斑，色調(diào)平衡，消除到達像面的非成像光束，增加透過率，提高對比度，增強了系統(tǒng)再現(xiàn)被攝物體細節(jié)能力及物體低反差細節(jié)，其反差越高，畫面物體輪廓光鮮，邊緣銳利，層次豐碩， 質(zhì)感強烈，影調(diào)明朗，從而獲得高對比度，鮮明銳利的表現(xiàn)力，實現(xiàn)了在雨霧等惡劣的天氣條件下，依然具有較高的圖像對比度和清晰度。
[0023]而高清、穩(wěn)定、透霧鏡頭和清晰明亮百萬像素的CCD攝像機，是以光電測量技術(shù)為主體的新一代實時光電測量系統(tǒng)，而其CCD攝像機的屏幕上顯示圖像的原始像素應(yīng)不低于 1〇〇萬像素，與之匹配的傳輸、存儲、顯示等都需達到高清，這樣，百萬像素攝像機配以高分辨率光電校靶鏡頭，才能使高清攝像機的能力得以體現(xiàn)。這樣來使其測量方式由人工測量轉(zhuǎn)向了自動化、智能化的非接觸式測量，把光、機、電、充分結(jié)合起來。
[0024]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而己，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種視頻監(jiān)測用高清透霧光電校靶鏡頭，其特征在于:所述高清透霧光電校靶鏡頭 的物鏡組焦距為205.778mm，目鏡組焦距為15.2mm，放大率為13.5倍，視場為5.6°，光軸與機 械軸的平行度為25〃，工作距離為500m-1500m，鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)工作波段為0.45M1-0.95M1， 分辨率為6〃 ；所述高清透霧光電校靶鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)中沿入射方向依次設(shè)置有保護玻璃、雙楔形鏡 組、物鏡組和目鏡組，雙楔形鏡組包括前楔形鏡組與后楔形鏡組，物鏡組和目鏡組之間還設(shè) 置有分劃板。2.如權(quán)利要求1所述的一種視頻監(jiān)測用高清透霧光電校靶鏡頭，其特征在于:所述保護 玻璃與雙楔形鏡組之間的空氣間隔為3mm，前楔形鏡組與后楔形鏡組之間的空氣間隔為 3.5mm〇3.如權(quán)利要求1所述的一種視頻監(jiān)測用高清透霧光電校靶鏡頭，其特征在于:所述物鏡 組沿光軸方向依次包括物鏡膠合組、雙凸透鏡、雙凹透鏡和分劃板。4.如權(quán)利要求3所述的一種視頻監(jiān)測用高清透霧光電校靶鏡頭，其特征在于:所述后楔 形鏡組與物鏡膠合組之間空氣間隔為5_，物鏡膠合組與雙凸透鏡之間空氣間隔為69.5_， 雙凸透鏡與雙凹透鏡之間空氣間隔為10.8mm，雙凹透鏡與分劃板之間空氣間隔為 25.47mm〇5.如權(quán)利要求1所述的一種視頻監(jiān)測用高清透霧光電校靶鏡頭，其特征在于:所述目鏡 組沿光軸方向依次包括前膠合組、雙凸透鏡和后膠合組。6.如權(quán)利要求5所述的一種視頻監(jiān)測用高清透霧光電校靶鏡頭，其特征在于:所述分劃 板與前膠合組之間空氣間隔為6.09mm，前膠合組與雙凸透鏡之間空氣間隔為1mm，雙凸透鏡 與后膠合組之間空氣間隔為1_。7.如權(quán)利要求1所述的一種視頻監(jiān)測用高清透霧光電校靶鏡頭，其特征在于:所述保護 玻璃由H-K9L光學(xué)材料制成，雙楔形鏡組由H-K9L和H-ZF1光學(xué)材料制成。8.如權(quán)利要求3所述的一種視頻監(jiān)測用高清透霧光電校靶鏡頭，其特征在于:所述物鏡 組包括的物鏡膠合組由H-BaK2和F3光學(xué)材料制成，雙凸透鏡由H-K9L光學(xué)材料制成，雙凹透 鏡由H-ZF6光學(xué)材料制成，分劃板由H-L9L光學(xué)材料制成。9.如權(quán)利要求5所述的一種視頻監(jiān)測用高清透霧光電校靶鏡頭，其特征在于:所述目鏡 組包括的前膠合組由H-ZF5和H-K9L光學(xué)材料制成，雙凸透鏡由H-K9L光學(xué)材料制成，后膠合 組由H-K9L和H-ZF6光學(xué)材料制成。
【文檔編號】G02B7/02GK106019560SQ201610507958
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月1日
【發(fā)明人】王保平, 楊岳, 蘭義華, 毛紅閣, 劉長旺, 栗方, 柏堃, 陳興
【申請人】南陽師范學(xué)院