可見光成像與激光測距共光軸鏡頭及其成像測距方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可見光成像與激光測距共光軸鏡頭及其成像測距方法，屬于光電技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]普通攝像鏡頭僅能獲取物體的圖像信息，獲得對目標物體的感性認識，但并不能得到目標物體的距離、大小等數(shù)字信息。當需要對目標物體進行準確定位、精確打擊、精確測量時則往往束手無策。
[0003]普通測距鏡頭一般都采用普通的定焦望遠系統(tǒng)來實現(xiàn)激光束發(fā)射角的壓縮，因此系統(tǒng)倍率固定不變，出射激光束發(fā)散角固定不變，激光的回射率隨著距離的增大不斷下降，使得其應(yīng)用受到了很大的局限性。
[0004]當攝像鏡頭與測距裝置結(jié)合應(yīng)用時，通過后續(xù)信息處理，可以計算出物體的大小等信息，但也存在攝像監(jiān)測目標與實際測距目標不一致的缺點，導(dǎo)致計算出來的結(jié)果與實際有出入，不能滿足高精度的應(yīng)用要求。
[0005]隨著圖像傳感器的像元尺寸不斷減小，其特征頻率迅速增加，對光電視頻監(jiān)控圖像質(zhì)量的要求已發(fā)展到“識別和認知”的階段，同時也需要獲知目標物體的其他信息，如距離、大小等，通過后續(xù)信息處理，為準確定位、精確打擊、精確測量等需求提供可靠保障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對以上不足之處，提供了一種將可見光成像與激光測距共光軸進行組合并準確配合的可見光成像與激光測距共光軸鏡頭及其成像測距方法。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種可見光成像與激光測距共光軸鏡頭，所述鏡頭的光學系統(tǒng)包括激光測距光路、可見光成像光路，所述激光測距光路沿激光脈沖發(fā)射方向依次設(shè)有光焦度為正的變倍組G、反射鏡A、光焦度為正的前固定組F、分光鏡，所述可見光成像光路沿光線入射方向依次設(shè)有光焦度為正的前固定透鏡組A、光焦度為負的變倍透鏡組B、光焦度為正的補償透鏡組C、可變光欄D、光焦度為正的后固定透鏡組E、F，以及依次位于后固定透鏡組E、F之后的用于光路折疊的反射鏡B、C，激光脈沖通過激光測距光路后經(jīng)分光鏡反射至與可見光的光路共光軸。
[0008]進一步的，所述前固定透鏡組A包括從左向右依次設(shè)置的由負月牙透鏡A-1和正月牙透鏡A-2密接的膠合組、雙凸透鏡A-3、正月牙透鏡A-4，所述負月牙透鏡A-1和正月牙透鏡A-2密接的膠合組與雙凸透鏡A-3之間的空氣間隔是0.1mm,所述雙凸透鏡A-3與正月牙透鏡A-4之間的空氣間隔是0.1mm0
[0009]進一步的，所述分光鏡與光軸傾斜45°放置，所述反射鏡A與光軸傾斜45°放置，所述反射鏡B與光軸傾斜45°放置，所述反射鏡C與光軸傾斜45°放置，所述雙凸透鏡A-3由超低色散材料H-FK61制成。
[0010]進一步的，所述鏡頭的機械結(jié)構(gòu)包括位于可見光成像光路B前部的分光鏡固定座、前后部的可見光前固定組件、中部的可見光電動變倍機構(gòu)、中后部的可見光補償組件與可見光電動光欄機構(gòu)、后部的可見光電動聚焦機構(gòu)、可見光聚焦組件與可見光攝像機組件，還包括位于分光鏡固定座下部的激光測距前固定組件、激光測距變倍組件、激光測距光路后部的激光測距電動變倍機構(gòu)，所述可見光前固定組件上安裝有前固定透鏡組A，所述激光測距前固定組件上安裝有前固定組F。
[0011]進一步的，所述可見光電動變倍機構(gòu)上還設(shè)置有一個實現(xiàn)焦距預(yù)置功能的變倍電位器，所述變倍電位器為精密電位器。
[0012]進一步的，所述可見光電動變倍機構(gòu)包括主鏡筒，所述主鏡筒內(nèi)部的前端設(shè)置有在主鏡筒內(nèi)部軸向滑移調(diào)節(jié)的變倍滑架，所述變倍滑架上安裝有變倍透鏡組B，所述主鏡筒內(nèi)部的后端設(shè)置有在主鏡筒內(nèi)部軸向滑移調(diào)節(jié)的補償滑架，所述補償滑架上安裝有補償透鏡組C，所述主鏡筒的外周設(shè)置有可旋轉(zhuǎn)的變倍凸輪，所述變倍凸輪與主鏡筒之間的兩端設(shè)置有前精密鋼球、后精密鋼球，還設(shè)置有變倍軸承與用于壓緊的變倍凸輪壓圈，所述變倍凸輪與變倍滑架、變倍凸輪與補償滑架分別經(jīng)變倍導(dǎo)釘組件、補償導(dǎo)釘組件進行固連，所述變倍凸輪的外部還通過齒輪分別嗤合有變倍電機齒輪、變倍電位器齒輪，所述變倍電機齒輪與變倍電機連接，所述變倍電位器齒輪與變倍電位器連接。
[0013]進一步的，所述可見光電動光欄機構(gòu)包括光欄座，所述光欄座內(nèi)部安裝有活動環(huán)與后固定透鏡組E，所述活動環(huán)左側(cè)設(shè)有固連在光欄座上的固定環(huán)，所述固定環(huán)與活動環(huán)之間設(shè)置有由光欄銷釘與光欄片組成光欄片組件，所述光欄座外部設(shè)置有可轉(zhuǎn)動的光欄調(diào)節(jié)環(huán)，所述光欄調(diào)節(jié)環(huán)與活動環(huán)之間經(jīng)光欄撥釘進行固連，所述光欄調(diào)節(jié)環(huán)旁側(cè)設(shè)置有用于壓緊的光欄調(diào)節(jié)環(huán)壓圈，所述光欄調(diào)節(jié)環(huán)的外周經(jīng)齒輪與光欄電機齒輪嚙合，所述光欄電機齒輪由光欄電機進行驅(qū)動。
[0014]進一步的，所述可見光電動聚焦機構(gòu)包括聚焦主鏡筒，所述聚焦主鏡筒內(nèi)部設(shè)置有可進行軸向滑移調(diào)節(jié)的可見光聚焦鏡組，所述可見光聚焦鏡組內(nèi)部安裝有后固定透鏡組F，所述聚焦主鏡筒的外周還設(shè)置有聚焦凸輪，所述聚焦凸輪上開設(shè)有上線性斜槽，所述聚焦主鏡筒上開設(shè)有上直槽，所述聚焦主鏡筒、可見光聚焦鏡組與聚焦凸輪通過聚焦導(dǎo)釘組件進行固連，并用聚焦凸輪壓圈鎖緊，所述聚焦凸輪的外周經(jīng)齒輪與聚焦電機齒輪嚙合，所述聚焦電機齒輪由聚焦電機進行驅(qū)動。
[0015]進一步的，所述激光測距電動變倍機構(gòu)包括激光測距反射鏡筒，所述激光測距反射鏡筒內(nèi)部設(shè)置有可進行軸向滑移調(diào)節(jié)的激光測距變倍鏡組，所述激光測距變倍鏡組內(nèi)部安裝有變倍組G，所述激光測距反射鏡筒的外周部設(shè)置有可轉(zhuǎn)動的激光測距變倍凸輪，所述激光測距變倍凸輪、激光測距變倍鏡組與激光測距反射鏡筒通過激光測距變倍導(dǎo)釘組件進行固連，并用激光測距變倍凸輪壓圈鎖緊，所述激光測距反射鏡筒的外周部經(jīng)齒輪與激光測距變倍電機齒輪嚙合，所述激光測距變倍電機齒輪由激光測距變倍電機驅(qū)動。
[0016]一種可見光成像與激光測距共光軸鏡頭的成像測距方法，包括以下步驟:
(1)可見光波段光線依次經(jīng)分光鏡與可見光成像光路到達成像靶面C，目標物體在成像靶面進行監(jiān)測成像；
(2)激光測距光路的入射端設(shè)置有激光器D，激光器發(fā)射激光脈沖，激光脈沖射入激光測距光路；
(3)激光脈沖從激光測距光路射出后經(jīng)分光鏡的反射形成與可見光方向一致的共光軸并到達目標物體，然后原路返回；
(4)根據(jù)激光脈沖中的發(fā)射波脈沖與回波脈沖之間的時間差計算目標距離。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明可見光成像系統(tǒng)與激光測距系統(tǒng)共光軸，提高了監(jiān)測目標與實際測距目標的一致性，并可以調(diào)節(jié)出射激光束的發(fā)散角大小，擴大了測距范圍，使得對監(jiān)測目標的信息收集更加全面、準確，為信息處理、準確定位、精確打擊等應(yīng)用提供可靠性保障，且具有整體結(jié)構(gòu)緊湊化、高分辨率的特點；克服了一般變倍距鏡頭分辨率無法與高清攝像機適配、與測距系統(tǒng)不能準確配合、測距能力有限、變倍倍數(shù)比較大時系統(tǒng)體積過大等缺陷。
【附圖說明】
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明專利進一步說明。
[0019]圖1為該發(fā)明的光學系統(tǒng)示意圖；
圖2為該發(fā)明的機械結(jié)構(gòu)示意圖一；
圖3為該發(fā)明的機械結(jié)構(gòu)示意圖二；
圖4為可見光電動變倍機構(gòu)的示意圖；
圖5為可見光電動光欄機構(gòu)的不意圖；
圖6為可見光電動聚焦機構(gòu)的示意圖；
圖7為激光測距電動變倍機構(gòu)的示意圖；
圖8為本發(fā)明在可見光波段的MTF圖a ;
圖9為本發(fā)明在可見光波段的MTF圖b。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進一步說明。
[0021]如圖1?9所示，一種可見光成像與激光測距共光軸鏡頭，所述鏡頭的光學系統(tǒng)包括激光測距光路A、可見光成像光路B，所述激光測距光路A沿激光脈沖發(fā)射方向依次設(shè)有光焦度為正的變倍組G (1-1)、反射鏡A (1-2)、光焦度為正的前固定組F (1-3)、分光鏡(1-4)，所述可見光成像光路B沿光線入射方向依次設(shè)有光焦度為正的前固定透鏡組A(2-