CN105388578B - 长波红外光学机械无热化镜头及其补偿调节方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种长波红外光学机械无热化镜头，所述镜头的光学系统中沿光线从左向右入射方向依次设有光焦度为负的镜片组前组A和光焦度为正的镜片组后组B，所述前组A和后组B之间设置有光栏，所述前组A包括从左向右依次设置的月牙形透镜A‑1、负月牙形透镜A‑2；所述后组B包括月牙形透镜B‑1。该长波红外光学机械无热化镜头具备大相对孔径、IP67防水防尘、低畸变、无热化补偿等优点，通过机械无热化的设计，并且利用材料的热胀冷缩特性和补偿弹片的应用，使得无热化设计结构更加简单，整体产品的结构更小，更清，在满足用户对产品成像性能的要求上，结构上也更方便客户使用。

Description

长波红外光学机械无热化镜头及其补偿调节方法
技术领域
本发明涉及光学镜头装置技术领域，特别是一种长波红外光学机械无热化镜头及其补偿调节方法。
背景技术
随着科学技术的迅猛发展、非制冷探测器技术的不断发展和日益成熟，长波红外非制冷光学系统在军事和民用领域均得到了广泛应用。由于红外光学材料和机械材料在温度变化时会产生热形变，因此工作温度的剧烈变化会引起光学系统的焦距变化、像面飘逸、成像质量下降等影响。为了消除或降低温度变化对光学系统成像的影响，必须采用相应的补偿技术，使光学系统在一个较大的温差范围内保持焦距不变，确保成像质量的良好。
发明内容
本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种长波红外光学机械无热化镜头及其补偿调节方法。
本发明的技术方案是，一种长波红外光学机械无热化镜头，所述镜头的光学系统中沿光线从左向右入射方向依次设有光焦度为负的镜片组前组A和光焦度为正的镜片组后组B，所述前组A和后组B之间设置有光栏，所述前组A包括从左向右依次设置的月牙形透镜A-1、负月牙形透镜A-2；所述后组B包括月牙形透镜B-1。
进一步的，所述前组A中月牙形透镜A-1和负月牙形透镜A-2之间的空气间隔为2mm，所述前组A和后组B之间的空气间隔为21.21mm。
进一步的，所述镜头的机械结构包括套筒、位于套筒内部的前组、后组，所述前组包括前主筒，所述月牙形透镜A-1安装在前主筒上,所述月牙形透镜A-1经前压圈旋紧进行固定,所述后组包括后主筒，所述负月牙形透镜A-2与月牙形透镜B-1均安装在后主筒上，所述负月牙形透镜A-2与月牙形透镜B-1之间设置有BC隔圈。
进一步的，所述前主筒与后主筒之间设置有用于定位保证距离的可通过热胀冷缩的原理进行伸缩的伸缩机构组，所述伸缩机构组包括伸缩套筒一、固定件、伸缩套筒二。
进一步的，所述前主筒与套筒之间的接触面上设置有用于补偿前组因伸缩机构组的热胀冷缩而发生的位移量的补偿弹片，所述后组与套筒之间的位置相对固定。
进一步的，所述套筒的外部还套设有外罩，所述外罩上设置有用于套筒微调的调节螺钉，还设置有用于与摄像机配合的螺纹牙，所述外罩与套筒间设置有O型圈A，所述套筒与前主筒间设置有O型圈B，所述外罩的端面上还设置有用于保护镜片的前镜盖。
一种长波红外光学机械无热化镜头的补偿调节方法，包括以下步骤：
（1）伸缩机构组通过热胀冷缩的原理进行伸缩，前组发生位移，后组与套筒之间的位置相对固定；
（2）前组发生位移后，补偿弹片补偿前组产生的位移量。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：在光学设计时，对8～12μm的宽光谱范围进行像差校正和平衡，使镜头在宽光谱范围都具有优良的像质，实现了宽光谱共焦，这样镜头在中长波范围都能清晰成像；选用高折射、低色散的光学玻璃材料，通过设计和优化，校正了光学镜头的各种像差，使镜头实现高分辨率、大相对孔径、低畸变等优点；畸变较小，在1%以下，相对于旧的结构畸变有了更好的控制；在结构设计时，既保证镜头的同心度、精度和轴向位置的准确, 又尽量使镜头的结构紧凑、美观；通过材料的热胀冷缩特性，实现了在不同温度情况下镜片之间的空气距变化调整光学系统的成像性能，实现机械被动无热化。
附图说明
下面结合附图对本发明专利进一步说明。
图1为该发明的光学系统示意图；
图2为该发明的机械结构示意图；
图中：
A-前组A；B-后组B；A-1月牙形透镜A-1；A-2负月牙形透镜A-2；B-1月牙形透镜B-1；1-前镜盖；2-外罩；3-套筒；4-O型圈A；5-O型圈B；6-调节螺钉；7-补偿弹片；8-伸缩套筒一；9-固定件；10-伸缩套筒二；11-前压圈；12-前主筒；13-后主筒；14-BC隔圈；15-光栏。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1～2所示，一种长波红外光学机械无热化镜头，所述镜头的光学系统中沿光线从左向右入射方向依次设有光焦度为负的镜片组前组A和光焦度为正的镜片组后组B，所述前组A和后组B之间设置有光栏15，所述前组A包括从左向右依次设置的月牙形透镜A-1、负月牙形透镜A-2；所述后组B包括月牙形透镜B-1。
在本实施例中，所述前组A中月牙形透镜A-1和负月牙形透镜A-2之间的空气间隔为2mm，所述前组A和后组B之间的空气间隔为21.21mm。
在本实施例中，所述镜头的机械结构包括套筒3、位于套筒内部的前组、后组，所述前组包括前主筒12，所述月牙形透镜A-1安装在前主筒上,所述月牙形透镜A-1经前压圈11旋紧进行固定,所述后组包括后主筒13，所述负月牙形透镜A-2与月牙形透镜B-1均安装在后主筒上，所述负月牙形透镜A-2与月牙形透镜B-1之间设置有BC隔圈14。
在本实施例中，所述前主筒与后主筒之间设置有用于定位保证距离的可通过热胀冷缩的原理进行伸缩的伸缩机构组，所述伸缩机构组包括伸缩套筒一8、固定件9、伸缩套筒二10。
在本实施例中，所述前主筒与套筒之间的接触面上设置有用于补偿前组因伸缩机构组的热胀冷缩而发生的位移量的补偿弹片7，所述后组与套筒之间的位置相对固定。
在本实施例中，所述套筒的外部还套设有外罩2，所述外罩上设置有用于套筒微调的调节螺钉6，还设置有用于与摄像机配合的螺纹牙，所述外罩与套筒间设置有O型圈A4，所述套筒与前主筒间设置有O型圈B5，所述外罩的端面上还设置有用于保护镜片的前镜盖1，外罩设计了M34X0.75-6g的螺纹牙和摄像机配合。
在本实施例中，由上述镜片组构成的光学系统达到了如下的光学指标：
1)焦距：f′=35mm；
2)相对孔径F：1.0；
3)视场角：2w≥20°；
4)分辨率：可与640×512 17μm探测器摄像机适配；
5)光路总长∑≤49.53mm，光学后截距l′≥13.24mm；
6)适用谱线范围：8μm~12μm；
一种长波红外光学机械无热化镜头的补偿调节方法，包括以下步骤：
（1）伸缩机构组通过热胀冷缩的原理进行伸缩，前组发生位移，后组与套筒之间的位置相对固定；
（2）前组发生位移后，补偿弹片补偿前组产生的位移量。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种长波红外光学机械无热化镜头，其特征在于：所述镜头的光学系统中沿光线从左向右入射方向依次设有光焦度为负的镜片组前组A和光焦度为正的镜片组后组B，所述前组A和后组B之间设置有光栏，所述前组A包括从左向右依次设置的月牙形透镜A-1、负月牙形透镜A-2；所述后组B包括月牙形透镜B-1；所述前组A中月牙形透镜A-1和负月牙形透镜A-2之间的空气间隔为2mm，所述前组A和后组B之间的空气间隔为21.21mm；所述镜头的机械结构包括套筒、位于套筒内部的前组、后组，所述前组包括前主筒，所述月牙形透镜A-1安装在前主筒上,所述月牙形透镜A-1经前压圈旋紧进行固定,所述后组包括后主筒，所述负月牙形透镜A-2与月牙形透镜B-1均安装在后主筒上，所述负月牙形透镜A-2与月牙形透镜B-1之间设置有BC隔圈；所述前主筒与后主筒之间设置有用于定位保证距离的可通过热胀冷缩的原理进行伸缩的伸缩机构组，所述伸缩机构组包括伸缩套筒一、固定件、伸缩套筒二；所述前主筒与套筒之间的接触面上设置有用于补偿前组因伸缩机构组的热胀冷缩而发生的位移量的补偿弹片，所述后组与套筒之间的位置相对固定；所述套筒的外部还套设有外罩，所述外罩上设置有用于套筒微调的调节螺钉，还设置有用于与摄像机配合的螺纹牙，所述外罩与套筒间设置有O型圈A，所述套筒与前主筒间设置有O型圈B，所述外罩的端面上还设置有用于保护镜片的前镜盖；其补偿调节方法包括以下步骤：
（1）伸缩机构组通过热胀冷缩的原理进行伸缩，前组发生位移，后组与套筒之间的位置相对固定；
（2）前组发生位移后，补偿弹片补偿前组产生的位移量。
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