CN106842485B - 三片式远红外电动整组调焦型非制冷镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光学镜头装置技术领域，特别涉及一种三片式远红外电动整组调焦型非制冷镜头，包括主镜筒，所述主镜筒内沿光线自前向后入射方向依次设置有光焦度为正的第一镜片、光焦度为负的第二镜片、光焦度为正的第三镜片，所述主镜筒外套置有套筒，所述套筒的后端设置有连接座，位于连接座与套筒之间设置有调焦焦距的调焦机构。该镜头不仅结构简单，而且方便提高成像性能。

Description

三片式远红外电动整组调焦型非制冷镜头
技术领域
本发明涉及光学镜头装置技术领域，特别涉及一种三片式远红外电动整组调焦型非制冷镜头，
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发应用。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，另外由于不同物距受所需的焦度段不同影响。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以及根据不同物距段必须采用不同的焦度段才能清晰的捕获目标。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三片式远红外电动整组调焦型非制冷镜头，不仅结构简单，而且方便提高成像性能。
本发明的技术方案在于：一种三片式远红外电动整组调焦型非制冷镜头，包括主镜筒，所述主镜筒内沿光线自前向后入射方向依次设置有光焦度为正的第一镜片、光焦度为负的第二镜片、光焦度为正的第三镜片，所述主镜筒外套置有套筒，所述套筒的后端设置有连接座，位于连接座与套筒之间设置有调焦焦距的调焦机构。
进一步地，所述调焦机构包括套置于套筒后端并位于套筒与连接座之间的聚焦凸轮，所述聚焦凸轮上设置有穿过套筒与开设于主镜筒上的调焦轨道滑动配合的聚焦凸轮导钉，所述套筒上固定有驱动聚焦凸轮旋转的电机组。
进一步地，所述聚焦凸轮的圆周面上沿周向设置有凸齿，所述电机组包括固定在套筒上的步进电机，所述步进电机的输出端设置有与凸齿相配合的驱动齿轮。
进一步地，所述套筒上位于电机组的一旁侧还设置有用于焦距定位并防止聚焦凸轮无故转动的电位器组，所述套筒上还设置有用于实现电机组停止工作的限位开关组。
进一步地，所述限位开关组包括设置于聚焦凸轮上的限位钉，所述套筒上位于电位器组的一旁侧固定有与限位钉相配合第一触点开关，套筒上位于电机组的另一旁侧固定有与限位钉相配合第二触点开关。
进一步地，所述第一镜片、第二镜片及第三镜片分别为月牙形透镜，第一镜片和第二镜片的空气间隔为2.19mm，第二镜片和第三镜片的空气间隔为22.47mm。
进一步地，所述主镜筒的前端设置有用于压紧第一镜片的前压圈，主镜筒内位于第一镜片与第二镜片之间设置有第一隔圈，主镜筒内位于第二镜片和第三镜片之间设置有第二隔圈，主镜筒的后端还设置有用于与第三镜片的后侧面相贴合的环形凸部。
与现有技术相比较，本发明具有以下优点：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、高通过率、低畸变，全自动电动调焦等优点；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；通过电机组和电位器组的配合，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以及不同物距下光学成像性能也明显提高。
附图说明
图1为本发明的光学系统的结构示意图；
图2为本发明的各镜片的参数图；
图3为本发明的镜头的结构示意图；
图4为本发明的图3的右视图；
图中：A-第一镜片、A1-空气间隔、B-第二镜片、B1-空气间隔、C-第三镜片；1-套筒、2-前压圈、3-第一隔圈、4-聚焦凸轮导钉、5-电机组、5a-步进电机、5b-驱动齿轮、6-第一触点开关、7-电位器组、8-主镜筒、9-第二隔圈、10-聚焦凸轮、11-连接座、12-限位钉、13-第二触点开关 14-凸轮。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下，但本发明并不限于此。
参考图1至图4
一种三片式远红外电动整组调焦型非制冷镜头，包括主镜筒8，所述主镜筒内沿光线自前向后入射方向依次设置有光焦度为正的第一镜片A、光焦度为负的第二镜片B、光焦度为正的第三镜片C，所述第一镜片和第二镜片的空气间隔A1为2.19mm；第二镜片和第三镜片的空气间隔B1为22.47mm，所述第一镜片、第二镜片及第三镜片分别为月牙形透镜。所述主镜筒外套置有套筒1，所述套筒的后端设置有连接座11，所述连接座与套筒的后端相螺接，位于连接座与套筒之间设置有调焦焦距的调焦机构。
本实施例中，所述调焦机构包括套置于套筒后端并位于套筒与连接座之间用于根据不同物距进行调焦焦距的聚焦凸轮10，所述聚焦凸轮上设置有穿过套筒与开设于主镜筒上的调焦轨道滑动配合连接的聚焦凸轮导钉4，所述套筒上固定有驱动聚焦凸轮旋转的电机组5，所述主镜筒与聚焦凸轮之间的位置可相对移动。
本实施例中，所述聚焦凸轮的圆周面上沿周向设置有凸齿14，所述电机组包括固定在套筒上的步进电机5a，所述步进电机的输出端设置有与凸齿相配合的驱动齿轮5b。
本实施例中，当调焦结束后为了防止聚焦凸轮无故转动，所述套筒上位于电机组的一旁侧还设置有用于焦距定位的电位器组。当凸轮转动到两个极限位置时，为使电机停止工作，所述套筒上还设置有用于实现电机组停止工作的限位开关组。
本实施例中，所述限位开关组包括设置于聚焦凸轮上的限位钉12，所述套筒上位于电位器组的一旁侧固定有与限位钉相配合第一触点开关6，套筒上位于电机组的另一旁侧固定有与限位钉相配合第二触点开关13，通过限位钉触碰第一触点开关或第二触点开关来使电机停止工作。
本实施例中，所述主镜筒的前端设置有用于压紧第一镜片的前压圈2，主镜筒内位于第一镜片与第二镜片之间设置有第一隔圈3，主镜筒内位于第二镜片和第三镜片之间设置有第二隔圈9，主镜筒的后端还设置有用于与第三镜片的后侧面相贴合的环形凸部，从而实现对第一镜片、第二镜片及第三镜片的限位。
本实施例中，所述连接座的后端设计了M34X0.75-6g的螺纹牙和摄像机配合。
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′=40mm；
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∑≤56.32mm，光学后截距l′≥16.41mm；
6）适用谱线范围：8μm~12μm；
7）各镜片的参数参见图2，非球面具体面型方程如下：
Z=cr^2/(1+√[1-(1+k)c^2r^2)]+A0r^2+A1r^4+A2r^6+A3r^8+A4r^10，
其中：S：c=1/R，R=69.233，k=0，A0=0，A1=9.349E-008，A2=5.285E-011，A3=-3.035E-014， A4=1.247E-013。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出不同形式的三片式远红外电动整组调焦型非制冷镜头并不需要创造性的劳动，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种三片式远红外电动整组调焦型非制冷镜头，包括主镜筒，其特征在于，所述主镜筒内沿光线自前向后入射方向依次设置有光焦度为正的第一镜片、光焦度为负的第二镜片、光焦度为正的第三镜片，所述第一镜片、第二镜片及第三镜片分别为月牙形透镜，第一镜片、第二镜片、第三镜片的凸面朝向物面；第一镜片和第二镜片的空气间隔为2.19mm，第二镜片和第三镜片的空气间隔为22.47mm；
所述第一镜片的厚度为7.09mm，材料为锗，物侧面的曲率半径为29.51mm，像侧面为非球面；
所述第二镜片的厚度为4.33mm，材料为锗，物侧面的曲率半径为38.74mm，像侧面的曲率半径为23.24mm；
所述第三镜片的厚度为3.35mm，材料为锗，物侧面的曲率半径为54.75mm，像侧面的曲率半径为179.62mm；
非球面具体面型方程如下：
Z=cr^2/(1+√[1-(1+k)c^2r^2)]+A0r^2+A1r^4+A2r^6+A3r^8+A4r^10，
其中：S：c=1/R，R=69.233，k=0，A0=0，A1=9.349E-008，A2=5.285E-011，A3=-3.035E-014， A4=1.247E-013；
所述主镜筒外套置有套筒，所述套筒的后端设置有连接座，位于连接座与套筒之间设置有调焦焦距的调焦机构。
2.根据权利要求1所述的三片式远红外电动整组调焦型非制冷镜头，其特征在于，所述调焦机构包括套置于套筒后端并位于套筒与连接座之间的聚焦凸轮，所述聚焦凸轮上设置有穿过套筒与开设于主镜筒上的调焦轨道滑动配合的聚焦凸轮导钉，所述套筒上固定有驱动聚焦凸轮旋转的电机组。
3.根据权利要求2所述的三片式远红外电动整组调焦型非制冷镜头，其特征在于，所述聚焦凸轮的圆周面上沿周向设置有凸齿，所述电机组包括固定在套筒上的步进电机，所述步进电机的输出端设置有与凸齿相配合的驱动齿轮。
4.根据权利要求2或3所述的三片式远红外电动整组调焦型非制冷镜头，其特征在于，所述套筒上位于电机组的一旁侧还设置有用于焦距定位并防止聚焦凸轮无故转动的电位器组，所述套筒上还设置有用于实现电机组停止工作的限位开关组。
5.根据权利要求4所述的三片式远红外电动整组调焦型非制冷镜头，其特征在于，所述限位开关组包括设置于聚焦凸轮上的限位钉，所述套筒上位于电位器组的一旁侧固定有与限位钉相配合第一触点开关，套筒上位于电机组的另一旁侧固定有与限位钉相配合第二触点限位开关。
6.根据权利要求1所述的三片式远红外电动整组调焦型非制冷镜头，其特征在于，所述主镜筒的前端设置有用于压紧第一镜片的前压圈，主镜筒内位于第一镜片与第二镜片之间设置有第一隔圈，主镜筒内位于第二镜片和第三镜片之间设置有第二隔圈，主镜筒的后端还设置有用于与第三镜片的后侧面相贴合的环形凸部。
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