CN107741635A - 一种制冷型红外热成像镜头的空间光轴偏移系统 - Google Patents

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Abstract

一种制冷型红外热成像镜头的空间光轴偏移系统，包括前镜组、中继转像前组、第一反射镜、第二反射镜、中继转像后组、探测器保护窗、探测器感应面及倾斜垫块；第一反射镜与中继转像前组呈45°夹角，第二反射镜垂直于第一反射镜；规定探测器感应面的长边方向为坐标系的x轴，前镜组中心和探测器感应面中心的连线与x轴有一定夹角；倾斜垫块为三棱柱结构，其棱沿镜筒长度方向设置，其位于上方的棱与前镜组中心与探测器感应面中心的连线平行；通过调节倾斜垫块靠近镜筒一侧的倾角大小，可以实现光轴的偏移。

Description

一种制冷型红外热成像镜头的空间光轴偏移系统
技术领域
本发明属于制冷型红外热成像技术领域，具体涉及一种小体积、低成本、便于二次调节的空间光轴偏移系统。
背景技术
在制冷型红外热成像镜头的设计过程中，为了保证100％的冷光阑效果，会使用中继转像系统，实现光学系统光阑和制冷型红外探测器内置光阑的匹配。由于引入了中继转像系统，且制冷型红外探测器体积较大，所以为了缩小光学系统所占空间，或适应不同的外包络，设计师通常会使用偏移光轴的方法。
传统光轴偏移方法如图1所示，包括前镜组1，中继转像前组2，反射镜一3，反射镜二4，反射镜三5，反射镜四6，中继转像后组7，探测器保护窗8，探测器感应面9；规定探测器感应面9的长边方向为坐标系的x轴，短边方向为坐标系的y轴，垂直于感应面的方向为z轴，焦平面中心为坐标系的原点o；反射镜一平行于x轴，与xoz面成45°夹角，反射镜四垂直于反射镜一，反射镜二平行于z轴，与yoz面成45°夹角，反射镜三垂直于反射镜二；各反射镜中心与光轴相交。
其光轴偏移原理如图2所示，反射镜二和反射镜三实现了x轴方向的偏移距离X；反射镜一、反射镜二、反射镜三和反射镜四共同实现了y轴方向的偏移距离(Y2-Y1)，通过两个方向的合成，实现光轴任意位置的偏移。这种偏移方法占用空间大，光学调校复杂，不利于光轴的二次调节。
发明内容
本发明的目的是简化现有的光轴偏移方式，降低偏移结构所占空间，降低光轴二次移动的难度，提供一种小体积、低成本、便于二次调节的空间光轴偏移方法。
本发明的技术方案如下：
一种制冷型红外热成像镜头的空间光轴偏移系统，其特征在于：包括前镜组、中继转像前组、第一反射镜、第二反射镜、中继转像后组、探测器保护窗、探测器感应面及倾斜垫块；所述前镜组、中继转像前组、第一反射镜、第二反射镜、中继转像后组、探测器保护窗、探测器感应面设置在镜筒内，所述倾斜垫块设置在镜筒外侧；
所述前镜组、中继转像前组相互平行且光轴重合；所述中继转像后组、探测器保护窗、探测器感应面相互平行且光轴重合；
规定前镜组、中继转像前组的光轴为A轴，中继转像后组、探测器保护窗、探测器感应面的光轴为B轴，则第一反射镜垂直于光轴A和光轴B构成的平面，并与中继转像前组呈45°夹角，且光轴A穿过第一反射镜中心；第二反射镜垂直于第一反射镜，且光轴B穿过第二反射镜中心；光轴A和光轴B之间有一定的间距；
规定探测器感应面的长边方向为坐标系的x轴，短边方向为坐标系的y轴，垂直于探测器感应面的方向为z轴，焦平面中心为坐标系的原点o，则前镜组中心和探测器感应面中心的连线与x轴有一定夹角θ；
所述倾斜垫块为三棱柱结构，其棱沿镜筒长度方向设置在镜筒一侧，且其一个侧面与镜筒接触，其位于上方的棱与前镜组中心与探测器感应面中心的连线平行。
相比现有技术，本发明的优点在于：
一、本发明仅使用了两片反射镜，相对于传统的偏移方式，减少了两片，降低了产品成本。
二、传统方法要调节四片反射镜的位置，调校过程复杂；本发明只需要调节两个反射镜相对于光路的位置，简化了调校过程。
三、传统光轴偏移方法，每调节一次，反射镜的相对位置就会发生一定的变化，反射镜的位置变化会引起像质的变化，需要重新调节反射镜相对位置，过程相对复杂，不易于二次操作便于二次调节；本发明通过调节倾斜垫块的底角θ1，可以很方便的进行光轴的偏移调节，且不会引入像质的变化。
四、传统的光轴偏移方式采用了四片反射镜，且在y轴方向有Y1距离重叠空间的浪费，多了两个镜片，也多出了两个镜片的固定、调校结构；本发明仅采用两片反射镜和一个无公差要求的垫块就可实现光轴的二次调节，零件少，体积小。
附图说明
图1是现有光轴偏移系统结构示意图；
图2是现有光轴偏移系统原理示意图；
图3是本发明的光轴偏移系统结构示意图；
图4是本发明的光轴偏移系统原理示意图。
具体实施方式
如图3、图4所示，本发明包括前镜组1、中继转像前组2、第一反射镜10、第二反射镜11、中继转像后组7、探测器保护窗8、探测器感应面9及倾斜垫块12；所述前镜组1、中继转像前组2、第一反射镜10、第二反射镜11、中继转像后组7、探测器保护窗8、探测器感应面9设置在镜筒内，所述倾斜垫块12设置在镜筒外侧；
所述前镜组1、中继转像前组2相互平行且光轴重合；所述中继转像后组7、探测器保护窗8、探测器感应面9相互平行且光轴重合；
规定前镜组1、中继转像前组2的光轴为A轴，中继转像后组7、探测器保护窗8、探测器感应面9的光轴为B轴，则第一反射10镜垂直于光轴A和光轴B构成的平面，并与中继转像前组2呈45°夹角，且光轴A穿过第一反射镜10的中心；设置第二反射镜11垂直于第一反射镜10，且光轴B穿过第二反射镜11的中心；光轴A和光轴B之间有一定的间距；
规定探测器感应面9的长边方向为坐标系的x轴，短边方向为坐标系的y轴，垂直于探测器感应面的方向为z轴，焦平面中心为坐标系的原点o，则前镜组中心1和探测器感应面中心9的连线AB与x轴有一定夹角θ；
所述倾斜垫块12为三棱柱结构，其棱沿镜筒长度方向设置在镜筒一侧，且其一个侧面与镜筒接触，其位于上方的棱(图4中的K边)与前镜组1中心与探测器感应面9中心之间的连线AB平行。
本发明通过调节倾斜垫块12靠近镜筒一侧的倾角θ1大小，可以调节前镜组中心1和探测器感应面中心9的连线AB与x轴之间的夹角θ的大小，实现光轴的偏移。
所述第一反射镜10，采用环保型玻璃h-bak7，硬度为547，不易变形，且冷加工的工艺成熟，反射面型精度容易保证。在本系统中，其将光轴偏转90度，用于折转光路；
第二反射镜11，采用环保型玻璃h-bak7，硬度为547，不易变形，且光学冷加工的工艺成熟，反射面型精度容易保证。其将光轴偏转90度，抵消反射镜10引入的90度光轴偏转。
倾斜垫块采用铝材料，易于加工。加工时根据预定的光轴偏移值，预设其倾角θ1大小。

Claims (1)

1.一种制冷型红外热成像镜头的空间光轴偏移系统，其特征在于：包括前镜组、中继转像前组、第一反射镜、第二反射镜、中继转像后组、探测器保护窗、探测器感应面及倾斜垫块；所述前镜组、中继转像前组、第一反射镜、第二反射镜、中继转像后组、探测器保护窗、探测器感应面设置在镜筒内，所述倾斜垫块设置在镜筒外侧；
所述前镜组、中继转像前组相互平行且光轴重合；所述中继转像后组、探测器保护窗、探测器感应面相互平行且光轴重合；
规定前镜组、中继转像前组的光轴为A轴，中继转像后组、探测器保护窗、探测器感应面的光轴为B轴，则第一反射镜垂直于光轴A和光轴B构成的平面，并与中继转像前组呈45°夹角，且光轴A穿过第一反射镜中心；第二反射镜垂直于第一反射镜，且光轴B穿过第二反射镜中心；光轴A和光轴B之间有一定的间距；
规定探测器感应面的长边方向为坐标系的x轴，短边方向为坐标系的y轴，垂直于探测器感应面的方向为z轴，焦平面中心为坐标系的原点o，则前镜组中心和探测器感应面中心的连线与x轴有一定夹角θ；
所述倾斜垫块为三棱柱结构，其棱沿镜筒长度方向设置在镜筒一侧，且其一个侧面与镜筒接触，其位于上方的棱与前镜组中心与探测器感应面中心的连线平行。
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