CN106443939B - 15mm固定结构式无热化红外镜头及其安装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种15mm固定结构式无热化红外镜头及其安装方法，所述镜头的光学系统包括沿光线入射方向自左向右依次间隔设置的负光焦度镜片A、负光焦度镜片B和正光焦度镜片C，其中所述负光焦度镜片A和负光焦度镜片B之间的空气间隔是9.87mm，所述负光焦度镜片B和正光焦度镜片C之间的空气间隔是3.28mm。本发明的有益效果在于：通过第一伸缩环和第二伸缩环根据热胀冷缩在内容腔和外容腔内进行伸缩，主镜筒相对外罩位移发生变化，同时通过弹片补偿主镜筒相对外罩产生的位移变化，安装方便，无需二次调整。

Description

15mm固定结构式无热化红外镜头及其安装方法
技术领域
本发明涉及光学领域，尤其涉及一种15mm固定结构式无热化红外镜头及其安装方法。
背景技术
随着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用和民用领域均得到了广泛的应用，因为红外镜头具有抗干扰性能好；晚间作用距离远；穿透烟尘、雾霾能力强；可全天候、全天时工作；具有多目标全景观察、追踪和目标识别能力及良好的抗目标隐形的能力等优点，所以对光学系统的成像质量提出了越来越高的要求。但由于红外光学材料和机械材料存在一定的热效应，工作温度的剧烈变化会对光学系统产生严重的影响，例如引起焦距变化、像面漂移、成像质量下降等。因此，为了适应不同环境温度，要求红外镜头具有一定的温度自适应能力；而且在长时间持续不断的监控左右下，更要求红外镜头具有大范围的适应不同天气气候情况等特点，因此在长时间的监测情况下还要镜头具有分辨率高、透雾性强、畸变率低，结构简便，强度可靠、稳定性强等特点。然而，市面上大多数的镜头结构复杂，加工难度和成本较高，透雾性差、分辨率低，尤其在夜间监测的时候由于环境温度基本接近，所以难以区分所监测的事物的形态。
发明内容
本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种15mm固定结构式无热化红外镜头及其安装方法，安装方便，实现根据温度变化，实现主镜筒和外罩之间的位移补偿。
本发明解决技术问题所采用的方案是: 一种15mm固定结构式无热化红外镜头，其特征在于：所述镜头的光学系统包括沿光线入射方向自左向右依次间隔设置的负光焦度镜片A、负光焦度镜片B和正光焦度镜片C，其中所述负光焦度镜片A和负光焦度镜片B之间的空气间隔是9.87mm，所述负光焦度镜片B和正光焦度镜片C之间的空气间隔是3.28mm。
进一步的，所述镜头的主体结构包括一主镜筒，所述负光焦度镜片A、负光焦度镜片B和正光焦度镜片C对应设置于主镜筒内。
进一步的，所述镜头的主体结构还包括设置于负光焦度镜片A和负光焦度镜片B之间的AB隔圈和设置于负光焦度镜片B和正光焦度镜片C之间的BC隔圈，所述AB隔圈和BC隔圈分别固定于所述主镜筒内，并且所述AB隔圈两端部的左右两侧分别设有与所述负光焦度镜片A和负光焦度镜片B两端部相抵接的第一定位槽；所述BC隔圈两端部的左右两侧分别设有与所述负光焦度镜片A和负光焦度镜片B两端部相抵接的第二定位槽。
进一步的，所述主镜筒的外侧紧密套设有一外罩，所述外罩的左右端部处分别套接有与主镜筒外侧配合的前挡圈和后压圈，所述前挡圈外侧与外罩内侧经螺纹连接，所述后压圈呈L型，与主镜头右端的阶梯形台阶配合螺纹连接，并且所述后压圈还与正光焦度镜片C的端部相顶接。
进一步的，所述主镜筒外侧与前压圈内侧相接合位置处还沿周向开设有一环形凹槽，所述环形凹槽内配合套设有一密封圈。
进一步的，所述主镜筒中部还向外延伸有一凸环，所述凸环外侧与外罩内侧相抵接，所述凸环与前挡圈之间形成一容腔，所述容腔内设有一将容腔分隔成内容腔和外容腔的固定件，所述固定件的左端向内延伸至主镜筒外侧形成一第一挡块；所述固定件的右端向外延伸至外罩内侧形成第二挡块，所述内容腔内设有一第一伸缩环，所述外容腔内设有第二伸缩环。
进一步的，所述固定件的左右两端分别与前挡圈和凸环之间留有第一间隙和第二间隙。
进一步的，所述凸环右侧还向右延伸有一延伸部，所述延伸部的右侧与外罩内侧之间经一弹片相抵接。
本发明还提供一种如上述所述的15mm固定结构式无热化红外镜头的安装方法，包括以下步骤：
步骤S1：将负光焦度镜片A、AB隔圈、负光焦度镜片B、BC隔圈和正光焦度镜片C沿光路的入射方向自左向右依次间隔内设于主镜筒内，并且与主镜筒内壁紧密抵合；
步骤S2：将弹片设置于延伸部的右侧壁上，并且将前挡圈和后压圈与主镜筒的左右两端配合连接，将固定件设置于前挡圈与凸环之间，将第一伸缩环和第二伸缩环分别设置于固定件的内外两侧，使得第一伸缩环在第一挡块和凸环之间移动，第二伸缩环在前挡圈和第二挡块之间移动；
步骤S3：将外罩套设与主镜筒外侧，并且外罩内侧与前挡圈和后压圈配合连接；
镜头在使用过程中，第一伸缩环和第二伸缩环随时温度变化在内容腔和外容腔内进行热胀冷缩，主镜筒相对外罩位移发生变化，同时通过弹片补偿主镜筒相对外罩产生的位移变化。
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：镜头经过一次安装完成后，通过第一伸缩环和第二伸缩环随时温度变化在内容腔和外容腔内进行热胀冷缩，主镜筒相对外罩位移发生变化，同时通过弹片补偿主镜筒相对外罩产生的位移变化，不需要进行二次调整，使用更便捷；通过AB隔圈、BC隔圈、前挡圈和后压圈与主镜筒配合，结构紧凑，镜头抗振动的冲击的能力强；所述主镜筒采用2024铝合金材质，不但提升了镜头的结构强度，更进一步减重，实现轻量化。
附图说明
下面结合附图对本发明专利进一步说明。
图1为本发明实施例的镜头的光学系统的结构示意图。
图2为本发明实施例的镜头的主体结构示意图。
图中：
1-外罩；2-第二伸缩环；3-固定件；30-第一挡块；31-第二挡块；4-第一伸缩环；5-主镜筒；6-后压圈；7-前挡圈；8-密封圈；9-AB隔圈；10-BC隔圈；11-弹片；12-容腔。
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，本实施例的一种一种15mm固定结构式无热化红外镜头，其特征在于：所述镜头的光学系统包括沿光线入射方向自左向右依次间隔设置的负光焦度镜片A、负光焦度镜片B和正光焦度镜片C，其中所述负光焦度镜片A和负光焦度镜片B之间的空气间隔是9.87mm，所述负光焦度镜片B和正光焦度镜片C之间的空气间隔是3.28mm。
从上述可知，本发明的有益效果在于：由上述镜片组成的光学系统可以达到如下的技术指标：
（1）工作波段：8μm-12μm；
（2）焦距：f′=15mm；
（3）探测器：长波红外非制冷型640×480，17μm；
（4）视场角FOV：49°；
（5）相对孔径D/ f′：1/1.0；
（6）光学体积：∅48mm×29.64mm（直径×长度）。
( 7 )各镜片参数：
其中，曲率半径是指每个表面的曲率半径，间距是指两相邻表面间的距离，举例说明，S1、S2是分别是镜片A远离和邻近镜片B的表面，S1的间距是指S1与S2表面之间的中心间距，其它依此类推。
在本实施例中，所述镜头的主体结构包括一主镜筒5，所述负光焦度镜片A、负光焦度镜片B和正光焦度镜片C对应设置于主镜筒5内。
在本实施例中，所述镜头的主体结构还包括设置于负光焦度镜片A和负光焦度镜片B之间的AB隔圈9和设置于负光焦度镜片B和正光焦度镜片C之间的BC隔圈10，所述AB隔圈9和BC隔圈10分别固定于所述主镜筒5内，并且所述AB隔圈9两端部的左右两侧分别设有与所述负光焦度镜片A和负光焦度镜片B两端部相抵接的第一定位槽；所述BC隔圈10两端部的左右两侧分别设有与所述负光焦度镜片A和负光焦度镜片B两端部相抵接的第二定位槽。通过第一定位槽限定负光焦度镜片A和负光焦度镜片B的位置，同时通过第二定位槽限定负光焦度镜片B和正光焦度镜片C之间的位置，保证镜头的抗振动和冲击的能力。
在本实施例中，所述主镜筒5的外侧紧密套设有一外罩1，所述外罩1的左右端部处分别套接有与主镜筒5外侧配合的前挡圈7和后压圈6，所述前挡圈7外侧与外罩1内侧经螺纹连接，所述后压圈6呈L型，与主镜头右端的阶梯形台阶配合螺纹连接，并且所述后压圈6还与正光焦度镜片C的端部相顶接。所述外罩1通过前挡圈7和后压圈6与主镜筒5紧密配合。
在本实施例中，所述主镜筒5外侧与前压圈内侧相接合位置处还沿周向开设有一环形凹槽，所述环形凹槽内配合套设有一密封圈8。通过密封圈8增加主镜筒5与外罩1之间的密封性，保证镜头的密封性能。
在本实施例中，所述主镜筒5中部还向外延伸有一凸环，所述凸环外侧与外罩1内侧相抵接，所述凸环与前挡圈7之间形成一容腔12，所述容腔12内设有一将容腔12分隔成内容腔12和外容腔12的固定件3，所述固定件3的左端向内延伸至主镜筒5外侧形成一第一挡块30；所述固定件3的右端向外延伸至外罩1内侧形成第二挡块31，所述内容腔12内设有一第一伸缩环4，所述外容腔12内设有第二伸缩环2。前挡圈7、主镜筒5、凸环和外罩1之间围合成所述容腔12，通过固定件3经容腔12分隔成内容腔12和外容腔12，其中第一伸缩环4在第一挡块30和凸环之间热胀冷缩，第二伸缩环2在第二挡块31和前挡圈7之间热胀冷缩，保证当外界温度变化时，通过第一伸缩环4和第二伸缩环2使得主镜筒5相对外罩1位移发生变化。
在本实施例中，所述固定件3的左右两端分别与前挡圈7和凸环之间留有第一间隙和第二间隙。
在本实施例中，所述凸环右侧还向右延伸有一延伸部，所述延伸部的右侧与外罩1内侧之间经一弹片11相抵接。通过弹片11补偿主镜筒5相对外罩1产生的位移变化
本发明还提供一种如上述所述的15mm固定结构式无热化红外镜头的安装方法，包括以下步骤：
步骤S1：将负光焦度镜片A、AB隔圈9、负光焦度镜片B、BC隔圈10和正光焦度镜片C沿光路的入射方向自左向右依次间隔内设于主镜筒5内，并且与主镜筒5内壁紧密抵合；
步骤S2：将弹片11设置于延伸部的右侧壁上，并且将前挡圈7和后压圈6与主镜筒5的左右两端配合连接，将固定件3设置于前挡圈7与凸环之间，将第一伸缩环4和第二伸缩环2分别设置于固定件3的内外两侧，使得第一伸缩环4在第一挡块30和凸环之间移动，第二伸缩环2在前挡圈7和第二挡块31之间移动；
步骤S3：将外罩1套设与主镜筒5外侧，并且外罩1内侧与前挡圈7和后压圈6配合连接；
镜头在使用过程中，第一伸缩环4和第二伸缩环2随时温度变化在内容腔12和外容腔12内进行热胀冷缩，主镜筒5相对外罩1位移发生变化，同时通过弹片11补偿主镜筒5相对外罩1产生的位移变化。
综上所述，本发明提供的一种15mm固定结构式无热化红外镜头及其安装方法，结构紧凑，安装方便，可以实现温度自适应变化，保证镜头的成像质量。
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 (3)

1.一种15mm固定结构式无热化红外镜头，其特征在于：所述镜头的光学系统包括沿光线入射方向自左向右依次间隔设置的负光焦度镜片A、负光焦度镜片B和正光焦度镜片C，其中所述负光焦度镜片A和负光焦度镜片B之间的空气间隔是9.87mm，所述负光焦度镜片B和正光焦度镜片C之间的空气间隔是3.28mm;所述镜头的主体结构包括一主镜筒，所述负光焦度镜片A、负光焦度镜片B和正光焦度镜片C对应设置于主镜筒内;所述固定件的左右两端分别与前挡圈和凸环之间留有第一间隙和第二间隙;所述主镜筒的外侧紧密套设有一外罩，所述外罩的左右端部处分别套接有与主镜筒外侧配合的前挡圈和后压圈，所述前挡圈外侧与外罩内侧经螺纹连接，所述后压圈呈L型，与主镜头右端的阶梯形台阶配合螺纹连接，并且所述后压圈还与正光焦度镜片C的端部相顶接;
所述主镜筒中部还向外延伸有一凸环，所述凸环外侧与外罩内侧相抵接，所述凸环与前挡圈之间形成一容腔，所述容腔内设有一将容腔分隔成内容腔和外容腔的固定件，所述固定件的左端向内延伸至主镜筒外侧形成一第一挡块；所述固定件的右端向外延伸至外罩内侧形成第二挡块，所述内容腔内设有一第一伸缩环，所述外容腔内设有第二伸缩环;所述凸环右侧还向右延伸有一延伸部，所述延伸部的右侧与外罩内侧之间经一弹片相抵接;
所述的15mm固定结构式无热化红外镜头的安装方法，包括以下步骤：
步骤S1：将负光焦度镜片A、AB隔圈、负光焦度镜片B、BC隔圈和正光焦度镜片C沿光路的入射方向自左向右依次间隔内设于主镜筒内，并且与主镜筒内壁紧密抵合；
步骤S2：将弹片设置于延伸部的右侧壁上，并且将前挡圈和后压圈与主镜筒的左右两端配合连接，将固定件设置于前挡圈与凸环之间，将第一伸缩环和第二伸缩环分别设置于固定件的内外两侧，使得第一伸缩环在第一挡块和凸环之间移动，第二伸缩环在前挡圈和第二挡块之间移动；
步骤S3：将外罩套设与主镜筒外侧，并且外罩内侧与前挡圈和后压圈配合连接；
镜头在使用过程中，第一伸缩环和第二伸缩环随时温度变化在内容腔和外容腔内进行热胀冷缩，主镜筒相对外罩位移发生变化，同时通过弹片补偿主镜筒相对外罩产生的位移变化。
2.根据权利要求1所述的15mm固定结构式无热化红外镜头，其特征在于：所述镜头的主体结构还包括设置于负光焦度镜片A和负光焦度镜片B之间的AB隔圈和设置于负光焦度镜片B和正光焦度镜片C之间的BC隔圈，所述AB隔圈和BC隔圈分别固定于所述主镜筒内，并且所述AB隔圈两端部的左右两侧分别设有与所述负光焦度镜片A和负光焦度镜片B两端部相抵接的第一定位槽；所述BC隔圈两端部的左右两侧分别设有与所述负光焦度镜片A和负光焦度镜片B两端部相抵接的第二定位槽。
3.根据权利要求1所述的15mm固定结构式无热化红外镜头，其特征在于：所述主镜筒外侧与前压圈内侧相接合位置处还沿周向开设有一环形凹槽，所述环形凹槽内配合套设有一密封圈。
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