本发明涉及一种摄录及观察装置,特别是一种用于超远距离摄录或观察、监视超远距离目标的望远摄录仪。该望远摄录仪可使摄像机或摄影机、照相机工作于系统焦距大于两千毫米的超长焦距。 现有技术中,日本索尼公司有一种M3型摄像机,它由摄像机及镜头组成(参见图1),摄像机与镜头相连接,该摄像机焦距短,即使在摄像机与镜头之间再加上一个增距镜,其焦距也不会超过两千毫米,故不能进行超远距离摄录;日本尼康照相机有一种折反射式长焦距镜头(结构原理参见图2),其光线经环形大透镜的折射及大反射镜的反射,至小反射镜上,并经其反射后,通过小透镜折射出去,尽管该长焦距镜头的焦距为两千毫米,但由于其采用了折反射结构,故其成像质量及图像反差均比折射式差。联邦德国专利号DE3409753.8公开了一种名称为“一种将单镜头反光照相机的物镜连接到摄像机的适配器”,该适配器安装在照相物镜与摄像机之间,以弥补两者后焦距不相等的缺陷,并使其能拍摄运动物体。该适配器包括一只孔径可以调节的可变光阑、一组将光圈数据传输给物镜光阑的装置及一组将光圈数据转换为电信号数据的装置。但由于该适配器在使用时,摄像机的原配镜头必须拆下才能拍摄,而二分之一的摄像机原配镜头都无法拆卸,所以,安装该适配器使摄像机的使用范围受到限制;同时,摄像机的原配镜头拆除后,镜头上的自动光阑、高焦功能等自动功能失去;此外,该适配器只改变照相物镜的后焦距,而不改变系统总焦距,其系统总焦距仍受照相物镜焦距的限制,故系统总焦距仍不会大于两千毫米,也即仍不能进行超远距离摄录。
本发明的目的是克服现有技术中所存在的上述不足,而提供一种图像清晰、分辩率高,主要适用于摄像机或摄影机、照相机进行超远距离摄录的望远摄录仪。
本发明所提出的目的可以通过以下技术方案来实现:在摄像机上装有原配镜头,并在摄像机与照相物镜之间设置有一由三组五片光学镜片组成的适配器,该适配器结构为:第一组镜片是由双凹镜和双凸镜胶合而成的胶合镜,第二组镜片是由双凸镜和负弯月型透镜胶合而成,第三组为双凸透镜,该适配器与摄像机与照相物镜同轴。
附图说明如下:
图1为现有技术中日本索尼公司M3型摄像机的示意图。
图2为现有技术中日本尼康照相机使用的折反射长焦镜头的结构原理图。
图3为本发明使用地适配器结构示意图。
图4为本发明的工作原理及结构示意图。
图5为本发明的安装使用示意图。
下面本发明将结合附图、并通过实施例来进一步详述。
参见图3,本发明所使用的适配器Ⅰ由三组五片光学镜片组成,其中第一组镜片是由双凹镜1和双凸镜2胶合而成的双胶合镜,其正光焦度等于112毫米,第二组镜片是由双凸镜3和负弯月型透镜4胶合而成,其正光焦度等于70.9毫米,第三组镜片为双凸透镜5,其正光焦度等于788毫米。通光口径为44.5毫米。为固定双凸透镜5与负弯月型透镜4及双凸镜3与双凸镜2之间的间距,设置有间隔圈7及8,同样,为固定双凹镜1,设置有挡圈9,卡口接圈10用于与照相物镜相连接,6为适配器镜筒。适配器Ⅰ的光学参数见表1。
参见图4,现以照相物镜Ⅱ采用长焦物镜Ⅱ′,并以摄像机Ⅲ为例进行详述。适配器Ⅰ设置在摄像机Ⅲ和长焦物镜Ⅱ′之间,并与摄像机Ⅲ及长焦物镜Ⅱ′同轴,摄像机Ⅲ上设置有原配镜头,所以系统的自动光阑作用仍由摄像机Ⅲ的原配镜头承担,故适配器Ⅰ上设有另设光阑。适配器Ⅰ与长焦物镜Ⅱ′的连接端采用照相机通用的卡式接口,而与摄像机Ⅲ的连接端则采用套入式,即将适配器Ⅰ套入摄像机Ⅲ的镜头罩。由于从适配器Ⅰ一端出射的是平行光,故对摄像机Ⅲ与适配器Ⅰ的同轴性要求不高。同时,也由于本发明采用了折射式结构,所以其图像清晰、分辩率高。下面叙述该望远摄录仪的工作情况。
在本系统中,长焦物镜焦距fⅡ′和适配器焦距fⅠ相当于组成了一个倍率镜,其倍率β=fⅡ′/fⅠ,当物像通过长焦物镜Ⅱ′及适配器Ⅰ组成的倍率镜后,物像被放大或缩小了β=fⅡ′/fⅠ倍,若长焦物镜焦距fⅡ′和适配器焦距fⅠ决定以后,倍率镜的倍率β=fⅡ′/fⅠ也就确定了,这样整个系统的焦距为F=fⅢ×β=fⅢ×fⅡ′/fⅠ。当要用于远摄时,可以选择β>>1,由于一般情况下适配器焦距fⅠ是固定的,只要通过改变长焦物镜焦距fⅡ′即可得到需要的系统总焦距F。参见表2,表2说明了该系统的焦距可以从437毫米连续变焦至2620毫米,而表3则示出了当该系统的焦距等于437-2620毫米时,水平、垂直、对角线的视场角角度。fⅢ为摄像机焦距。
若长焦物镜Ⅱ′是可变焦的,则倍率β=fⅡ′/fⅠ可随fⅠ的变化而变化。
当然,也可以将一增距镜安装在适配器Ⅰ与长焦物镜Ⅱ′之间,以进一步增加系统总焦距。
在本实施例中,使用普通摄像机,可在白天进行远距离摄录,而使用微光摄像机则可在夜间进行远距离摄录,若使用暗光摄像机则可在微弱光线下进行远距离摄录。
此外,摄像机Ⅲ也可以用摄影机或照相机来替换,这样,摄影机就可在白天拍摄远距离目标,如野生动物的活动情况;照相机也可在白天拍摄远距离目标。
参见图5,使用时,通过摄影机定位销钉11及摄像机固定手轮12将摄像机Ⅲ固定在支架顶板13上,滑块14固定在镜头座15上,松开物镜固定手轮16,将连接有适配器Ⅰ的长焦物镜Ⅱ′套入物镜固定架17,适配器Ⅰ的另一端则套入摄像机Ⅲ的镜头罩,然后旋紧物镜固定手轮16,使长焦物镜Ⅱ′固定在支架底板18上。支架顶板13与支架底板18之间为支架立板19,三角架20安装在支架底板18上。21为支架顶板固定手轮,22为物镜调焦环,23为物镜光圈环,24为滑枕,25为支架定位销钉,26为固定手轮。
此外,在摄像机Ⅲ上也可连接一监视器,使观察目标显示在监视器上,可长时间观察,也可多人同时观察。同样,也可接入闭路电视系统远距离输送信号供有关部门及时审定和指挥。
若用一广角镜来替换长焦物镜Ⅱ′,则系统的总焦距可小于8毫米,这只需选择适配器Ⅰ焦距与广角镜焦距的比值小于1即可实现。参见表4,表4说明了该系统的焦距可以从6.6毫米连续变焦至39.3毫米,由此可用来拍摄大场面的情景;此实施例中的摄像机同样可用摄影机或照相机来替换。
本发明与现有技术相比,具有以下优点:1、由于在照相物镜与摄像机(或摄影机、照相机)之间设置了一由三组五片光学镜片组成的适配器,从而使摄像机等可工作于系统焦距大于两千毫米的超长焦距,同时,由于本发明采用的折射式结构,故其图像清晰,分辨率高;2、本发明不用拆除摄像机(或摄影机、照相机)上的原配镜头,故其保留了原配镜头上的自动光圈、自动变焦、自动对焦等各种功能,适用范围广;3、本发明充分利用了现有的摄像机及照相物镜,功能多,且价格低廉,同时,其操作简单,性能可靠。
表1:曲率半径(mm)光学间隔(mm)r1右=-47.21 r1左=36.68 d1=3.5 d1-2=0r2右=36.68 r2左=-36.68d2=19.0 d2-3=0.3r3右=60.9 r3左=-29.38d3=16.2 d3-4=0r4右=-29.38 r4左=-153.371d4=2.8 d4-5=0.3r5右=47.21 r5左=-153.371d5=8.5
表2:当长焦物镜焦距fⅡ′=1600 mm适配器焦距fⅠ=36.64 mm摄像机焦距fⅢ=10-60 mm则系统总焦距F=fⅢ×fⅡ′/fⅠ=437-2620 mm
表3:系统总焦距F(mm)4372620水平视场角0.85°0.14°垂直视场角0.60°0.1°对角线视场角1°0.17°
表4:当广角镜焦距f=24 mm适配器焦距fⅠ=36.64 mm摄像机焦距fⅢ=10-60 mm则系统总焦距F′=fⅢ×f/fⅠ=6.6-39.3 mm