一种光学镜头的变倍镜头与滤光片匹配选择的控制装置 (一)技术领域
本发明属于光电仪器领域中的一种电视摄像机光学镜头的变倍镜头组与光学滤光片组匹配选择的控制装置。
(二)背景技术
电视摄像机的摄像图像质量与摄像机的光学镜头的倍率、色调、物面照度等因素有直接关系。色调又与摄像机的光学镜头与不同颜色的滤光片合理匹配有直接关系。
在某些特殊应用的电视摄像机中，光学镜头采用变倍率光学镜头和不同颜色的光学滤光片相匹配组合的光学镜头，而这种变倍率光学镜头(以下称变倍镜头)和不同颜色光学滤光片(以下称滤光片)地相互匹配的选择，是需要通过一定的控制装置控制才能实现。在本发明之前，与本发明最为接近的已有技术是中国科学院长春光机所研制的变倍镜头与滤光片匹配的装置。如图1所示：是由控制开关1、功率驱动器2和7、电机3和6、变倍镜头圆盘4、滤光片圆盘5、发光管9和10、光电接收元件8和11组成的。变倍镜头圆盘4上只有安装变倍镜头的孔，而没有别的；滤光片圆盘5上只有安装滤光片的孔，而没有别的。
该装置存在的主要问题是：不能自动确定识别特定倍率的光学镜头和特定颜色的光学滤光片的位置，也不能实现特定倍率的光学镜头和所要求的不同颜色的光学滤光片进行自动匹配，需要借助人眼观看，用手动方式进行匹配，严重影响着工作效率。为了克服上述缺点，特设计一种新型控制装置，来自动实现不同倍率的光学镜头和所要求的滤光片的匹配。
(三)发明内容
本发明要解决的技术问题是：在变倍镜头圆盘和滤光片圆盘上，设计码盘图案，在控制电路上用计算机采集数据。
解决技术问题的技术方案是：在变倍镜头圆盘和滤光片圆盘上设计并刻制绝对式码盘的编码图案，确定识别变倍镜头和滤光片的位置，码盘采用三条不同半径的同心圆码道，每条码道明暗相间布局；控制电路采用单片机采集变倍镜头和滤光片圆盘输出位置信号，与控制开关状态组合来实现控制变倍镜头与滤光片的匹配。
本发明的详细内容如图2、图3、图4、图5所示，是由电机12、变倍镜头圆盘13、滤光片圆盘14、电机15、接收元件16、发光管17和18、接收元件19、控制开关20、电路控制器21组成的。其中，变倍镜头圆盘13上，有三条不同半径的同心圆码道，每条码道明暗相间布局，从外往里(往圆心方向)依次是一码道22、二码道23、三码道24。以变倍镜头圆盘13的竖直直径顶端为0°度(含360°)，变倍镜头圆盘13逆时针旋转，一码道22的透光(明)部分为180°～360°；二码道23的透光(明)部分为0°(360°)、90°、180°、270°；三码道24的透光(明)部分为45°～135°，225°～315°。变倍镜头圆盘13的三码道24的内侧，在竖直直径与水平直径等长的位置上均布着四个变倍镜头孔25，用以安装不同倍率的变倍镜头；一码道22、二码道23、三码道24的透光部分也都是变倍镜头圆盘13上的通光孔，其中，二码道23的四个透光部分(0°、90°、180°、270°)，也是变倍镜头圆盘13的四个通光孔，在通光孔中，0°和180°的两个孔，和在竖直直径上的两个变倍镜头孔25在同一个直径上，90°和270°的两个孔，和在水平直径上的两个变倍镜头25在同一个直径上。滤光片圆盘14上，有三条不同半径的同心圆码道，每条码道明暗相间布局，从外往里(往圆心方向)依次是一码道26、二码道27、三码道28，以滤光片圆盘14的竖直直径的顶端为0°度(含360°)，滤光片圆盘14逆时针旋转，一码道26的透光(明)部分为180°-360°，二码道27的透光(明)部分为0°(含360°)、90°180°、270°，三码道28的透光(明)部分为45°-135°，225°-315°，滤光片圆盘14的三码道28的内侧，在竖直直径与水平直径等长的位置上，均布着四个滤光片孔29，用以安装不同颜色的滤光片，一码道26、二码道27、三码道28的透光部分也是滤光片圆盘14的通光孔，其中，二码道27的四个透光部分也是滤光片圆盘14的四个通光孔，在通光孔中，0°和180°的两个孔，和在竖直直径上的两个滤光片孔29在同一条直径上，90°和270°的两个孔，和水平直径上的两个滤光片孔29在同一条直径上。
在本发明的装置中，控制开关20的输出端与电路控制器21的输入端相连，电路控制器21的输出端分别和电机12、电机15的输入端相连，电机12的转轴与变倍镜头圆盘13的转轴固连，电机15的转轴与滤光片圆盘14的转轴固连；电机12、变倍镜头圆盘13、滤光片圆盘14、电机15，四者的转轴在同一条轴线上，变倍镜头圆盘13上的通光孔(如二码道23透光孔)和它两侧的发光管18，接收元件19以及滤光片圆盘14上的通光孔(如二码道27透光孔)和它两侧的发光管17、接收元件16，六者在同一光轴线上。
工作原理说明：在变倍镜头圆盘和滤光片圆盘上设有绝对式码盘码道，根据光学编码器原理，用码道作为位置基准，实时提供变倍镜头和不同颜色滤光片当前所处的位置，当控制开关1选定所需某一倍率镜头或某一颜色滤光片位置时，电路控制器21中的单片机实时采集两个圆盘上的码道位置信息，根据控制开关1所指定的两个圆盘上的变倍镜头或滤光片位置及码道的位置，单片机判断所要旋转的方向及停止的位置，由单片机发出控制信号，经功率驱动器驱动电机带动变倍镜头圆盘或滤光片圆盘旋转到指定的位置，便可得到某一特定倍率的镜头与某一特定颜色的滤光片的合理匹配。
积极效果：把绝对式码盘的码道刻在变倍镜头圆盘和滤光片圆盘上，码盘与圆盘同体同轴，既缩小了仪器体积，又不损失精度；用编码器作为位置基准，可测量出变倍镜头、滤光片的位置，稳定可靠；根据编码器输出及控制开关状态，可由单片机控制自动选择变倍镜头和滤光片的匹配使仪器智能化，大大提高工作效率和工作质量。
(四)附图说明
图1是已有技术的结构示意图，图2是本发明的结构示意图，图3是变倍镜头圆盘的结构示意图，图4是滤光片圆盘的结构示意图，图5是电路控制器的原理框图，摘要附图亦采用图2。
(五)具体实施方式
本发明采用图2、图3、图4所示的结构，变倍镜头圆盘13和滤光片圆盘14的材质采用铝合金，上面刻有绝对式码盘的编码图案，码道采用三条不同半径的同心圆，每条码道明暗相间分布，变倍镜头孔和滤光片孔设置四个，均布在竖直直径和水平直径上，一、二、三码道透光孔也做为变倍镜头圆盘和滤光片圆盘上的通光孔，用作发光管和接收元件的光路，电机12和15采用小型直径电机，电路控制器21上的单片机采用87051八位单片机。