CN100562075C - 连续变焦的非制冷红外热成像仪 - Google Patents
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Abstract
本发明属于监控装置领域，具体涉及一种连续变焦的非制冷红外热成像仪。其技术方案为：它包括壳体，安装在壳体内的红外成像镜头和热成像组件，所述红外成像镜头为连续变焦红外成像镜头，所述热成像组件为非制冷焦平面阵列，成像波段为8～14微米，连续变焦红外成像镜头的F数为1.0，它包括6个镜片。变焦镜头的使用，便于对同一物体进行光学的放大和缩小，使用同一个镜头既能大范围的搜索，又能进行目标放大识别，便于监控，同时非制冷成像组件的使用，减少了热成像仪的成本及体积大小，降低了其复杂性、耗电量。
Description
技术领域
本发明属于监控装置领域，具体涉及一种连续变焦的非制冷红外热成像仪。
背景技术
在完全被动的监控领域，需要使用无照明光源的热成像仪。目前有两种热成像仪：1、制冷热成像仪，制冷热成像仪需要使用庞大的制冷设备，耗电量大，结构复杂。2、非制冷热成像仪，非制冷热成像仪需要使用大口径的镜头，设计困难。在国际上，以美国法国的非制冷热成像技术最为领先，英国、日本、荷兰等国家也在积极的发展非制冷热成像技术。与世界水平相比，我国在非制冷热成像技术方面与国外的差距仍然很大。
现有的红外热成像仪均采用的定焦镜头，如实用新型02232857.2，使用是定焦镜头。采用定焦镜头不能对特定的景物进行光学的放大缩小。另外还有双视场的红外热像仪，只有两个焦距能成像清晰，而且在切换的过程中容易造成目标的丢失。
发明内容
本发明是针对现有技术所存在的缺点，而提供了一种采用连续变焦镜头并结合非制冷热成像技术连续变焦的红外热成像仪的技术方案。
本发明是通过如下技术措施实现的：它包括壳体，安装在壳体内的红外成像镜头和热成像组件，所述红外成像镜头为连续变焦红外成像镜头，所述热成像组件为非制冷焦平面阵列，成像波段为8～14微米。变焦镜头的使用，便于对同一物体进行光学的放大和缩小，使用同一个镜头既能大范围的搜索，又能进行目标放大识别，便于监控，同时非制冷成像组件的使用，减少了热成像仪的成本及体积大小，降低了其复杂性、耗电量。连续变焦红外成像镜头的F数为1.0，它包括6个镜片，由前至后依次为：固定的弯月凸透镜片、可移动的凹弯月透镜片和凹透镜片、可移动的凸透镜片、固定的凸弯月透镜片和可移动的凸弯月透镜片，其中变焦凸轮组机构带动凹弯月透镜片和凹透镜片沿着凸轮机构中的下凸轮槽同步移动，同时带动凸透镜片沿着凸轮机构中的上凸轮槽移动；聚焦凸轮机构带动凸弯月透镜片改变镜头的焦点位置。本发明通过少量的镜片实现F数达到1.0的大口径镜头，且能够实现连续变焦，其降低了成本。
上述的凹透镜片为硒化锌透镜，弯月凸透镜片、凹弯月透镜片、凸透镜片、固定的凸弯月透镜片和可移动的凸弯月透镜片为锗透镜。本发明采用锗和硒化锌镜片，能够透过长波红外线，波段达到8～14微米，硒化锌材料的采用，减低了成像的色差，提高了成像质量。
上述变焦凸轮组机构包括变焦凸轮、与变焦凸轮连接的变焦传动组件，变焦凸轮上设置有两条凸轮槽，凹弯月透镜片和凹透镜片固定安装在同一镜架上，镜架滑动安装在导向杆上，镜架上固定有滑动杆，滑动杆滑动嵌装于变焦凸轮的上凸轮槽中；导向杆上还滑动安装有固定安装凸透镜片的另一镜架，该镜架上固定有滑动杆，滑动杆滑动安装在变焦凸轮的下凸轮槽中。聚焦凸轮机构包括聚焦凸轮、与聚焦凸轮连接的聚焦传动组件，聚焦凸轮上设置有凸轮槽，可移动的凸弯月透镜片固定安装在镜架上，镜架上固定有滑动杆，滑动杆滑动安装在聚焦凸轮的凸轮槽中。凸轮机构的使用，提高了镜片的定位精度，减少了误差，提高了成像质量；通过凸轮及凸轮上的凸轮槽的趋向控制两组镜片相对移动，进行光学成像的机械补偿，使镜头在变焦的过程中，每一个焦距成像清晰。
上述的红外成像镜头的聚焦和调焦由外部信号控制，电动连续调整，便于控制对远近不同的物体清晰成像。
本发明的进一步改进还有，壳体加固密封，内充氮气，其具有防雨防腐蚀，易于安装使用。
上述的成像组件与控制电路板连接，控制电路板与设置在壳体外部的航空插头连接。通过该机构将成像输出，实现监控。
本发明中6个镜片的具体参数可以设计如下：
采用上述具体参数可以实现焦距在50～150mm范围内的变化调整，实现3倍光学变焦。
本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，整机结构紧凑，易于安装使用，可以进行昼夜连续完全被动的监控，能够在全黑的夜晚和恶劣天气条件下使用。
附图说明
图1为本发明具体实施方式的连续变焦的结构示意图。
图2为本发明具体实施方式中变焦凸轮的结构示意图。
图3为本发明具体实施方式中聚焦凸轮的结构示意图。
图中，1、连续变焦红外成像镜头，2、热成像组件，3、壳体，4、控制电路板，5、聚焦传动组件，6、变焦传动组件，7、航空插头，8、弯月凸透镜片，9、凹弯月透镜片，10、凹透镜片，11、凸透镜片，12、凸弯月透镜片13、凸弯月透镜片，14、变焦凸轮组机构，15、聚焦凸轮机构，16、上凸轮槽，17、凸轮槽，19、变焦凸轮，20、聚焦凸轮，21、下凸轮槽，22、镜架，23、导向杆，24、滑动杆，25、滑动杆，26、滑动杆，27、镜架，28、镜架。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过一个具体实施方式，并结合其附图，对本方案进行阐述。
本发明为连续变焦的红外热成像仪，如图1、图2、图3所示，它包括壳体3，安装在壳体3内的红外成像镜头和热成像组件2，所述红外成像镜头为连续变焦红外成像镜头1，所述热成像组件2为非制冷焦平面阵列，成像波段为8～14微米。连续变焦红外成像镜头1的F数为1.0，它包括6个镜片，由前至后依次为：固定的弯月凸透镜片8、可移动的凹弯月透镜片9和凹透镜片10、可移动的凸透镜片11、固定的凸弯月透镜片12和可移动的凸弯月透镜片13，其中变焦凸轮组机构14带动凹弯月透镜片9和凹透镜片10沿着变焦凸轮19的下凸轮槽同步移动，同时带动凸透镜片11沿着变焦凸轮19中的上凸轮槽移动；聚焦凸轮机构15带动凸弯月透镜13片改变镜头的焦点位置。其中，凹透镜片10为硒化锌透镜，弯月凸透镜片8、凹弯月透镜片9、凸透镜片11、固定的凸弯月透镜片12和可移动的凸弯月透镜片13为锗透镜。其中，变焦凸轮组机构14包括变焦凸轮19、与变焦凸轮19连接的变焦传动组件6，变焦凸轮19上设置有两条凸轮槽，凹弯月透镜片9和凹透镜片10固定安装在同一镜架22上，镜架22滑动安装在导向杆23上，镜架22上固定有滑动杆24，滑动杆24滑动嵌装于变焦凸轮19的上凸轮槽16中；导向杆23上还滑动安装有固定安装凸透镜片11的另一镜架27，该镜架27上固定有滑动杆25，滑动杆25滑动安装在变焦凸轮19的下凸轮槽21中。聚焦凸轮机构15包括聚焦凸轮20、与聚焦凸轮20连接的聚焦传动组件5，聚焦凸轮20上设置有凸轮槽17，可移动的凸弯月透镜片13固定安装在镜架28上，镜架28上固定有滑动杆26，滑动杆26滑动安装在聚焦凸轮20的凸轮槽17中。连续变焦红外成像镜头1的聚焦和调焦由外部信号控制，电动连续调整，具体可以设计为能够接收485或232信号。
上述壳体3加固密封，内充氮气；成像组件2与控制电路板4连接，控制电路板4与设置在壳体3外部的航空插头7连接。
其中，连续变焦红外成像镜头的6个镜片的设计参数如下：
本发明未经描述的技术特征可以通过现有技术实现，当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1、一种连续变焦的非制冷红外热成像仪，它包括壳体(3)，安装在壳体(3)内的红外成像镜头和热成像组件，所述红外成像镜头为连续变焦红外成像镜头(1)，所述热成像组件(2)为非制冷焦平面阵列，成像波段为8～14微米，其特征是，所述的连续变焦红外成像镜头(1)的F数为1.0，它包括6个镜片，由前至后依次为：固定的弯月凸透镜片(8)、可移动的凹弯月透镜片(9)和凹透镜片(10)、可移动的凸透镜片(11)、固定的凸弯月透镜片(12)和可移动的凸弯月透镜片(13)，其中变焦凸轮组机构(14)带动凹弯月透镜片(9)和凹透镜片(10)同步移动，同时带动凸透镜片(11)移动；聚焦凸轮机构(15)带动凸弯月透镜片(13)改变镜头的焦点位置。
2、根据权利要求1所述的连续变焦的非制冷红外热成像仪，其特征是，所述的凹透镜片(10)为硒化锌透镜，弯月凸透镜片(8)、凹弯月透镜片(9)、凸透镜片(11)、固定的凸弯月透镜片(12)和可移动的凸弯月透镜片(13)为锗透镜。
3、根据权利要求1或2所述的连续变焦的非制冷红外热成像仪，其特征是，所述变焦凸轮组机构(14)包括变焦凸轮(19)、与变焦凸轮(19)连接的变焦传动组件(6)，变焦凸轮(19)上设置有两条凸轮槽，凹弯月透镜片(9)和凹透镜片(10)固定安装在同一镜架(22)上，镜架(22)滑动安装在导向杆(23)上，镜架(22)上固定有滑动杆(24)，滑动杆(24)滑动嵌装于变焦凸轮(19)的上凸轮槽(16)中；导向杆(23)上还滑动安装有固定安装凸透镜片(11)的另一镜架(27)，该镜架(27)上固定有滑动杆(25)，滑动杆(25)滑动安装在变焦凸轮(19)的下凸轮槽(21)中。
4、根据权利要求1或2所述的连续变焦的非制冷红外热成像仪，其特征是，所述的聚焦凸轮机构(15)包括聚焦凸轮(20)、与聚焦凸轮(20)连接的聚焦传动组件(5)，聚焦凸轮(20)上设置有凸轮槽(17)，可移动的凸弯月透镜片(13)固定安装在镜架(28)上，镜架(28)上固定有滑动杆(26)，滑动杆(26)滑动安装在聚焦凸轮(20)的凸轮槽(17)中。
5、根据权利要求1或2所述的连续变焦的非制冷红外热成像仪，其特征是，所述的连续变焦红外成像镜头(1)的聚焦和调焦由外部信号控制，电动连续调整。
6、根据权利要求1或2所述的连续变焦的非制冷红外热成像仪，其特征是，所述壳体(3)加固密封，内充氮气。
7、根据权利要求1或2所述的连续变焦的非制冷红外热成像仪，其特征是，所述的热成像组件(2)与控制电路板(4)连接，控制电路板(4)与设置在壳体(3)外部的航空插头(7)连接。
8、根据权利要求1或2所述的连续变焦的非制冷红外热成像仪，其特征是，所述连续变焦红外成像镜头的6个镜片的设计参数如下：
前面曲率 后面曲率 实体材料及 中间空气层
厚度(mm) 厚度(mm)
弯月凸透镜片 183.75 287.85 锗 11 100.86
凹弯月透镜片 67.81 52.62 锗 4 5
凹透镜片 -145.75 509.81 硒化 4 5
锌
凸透镜片 225.74 1282.9 锗 6 21.83
固定的凸弯月透镜片 52.94 57.7 锗 8 35.14
可移动的凸弯月透镜片 50.7 74.38 锗 6 23.5。
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| 红外变焦距光学系统的设计. 白玉琢，张秋鄂，李茂忠.长春理工大学学报，第30卷第1期. 2007 |
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Denomination of invention: Continuous zoom uncooled infrared thermal imager Effective date of registration: 20230911 Granted publication date: 20091118 Pledgee: Bank of Beijing Co.,Ltd. Jinan Branch Pledgor: SHANDONG SHEENRUN OPTICS & ELECTRONICS Co.,Ltd. Registration number: Y2023980056126 |