CN114967030A - 两档焦距切换型红外镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种两档焦距切换型红外镜头，所述镜头的光学系统由沿光轴依次设置的前固定镜片组、调焦镜片组、换挡镜片组、后固定镜片组；所述前固定镜片组由正透镜A构成，所述调焦镜片组由依次设置的双凹透镜B、正透镜C构成，换挡镜片组由依次设置的负透镜D、负透镜E、正透镜F组成，后固定镜片组由正透镜G、正透镜H构成；换挡镜片组经切换镜座安装在镜筒内，切换镜座与镜筒转动配合，切换镜座以自身为轴心，旋转90°进行两档焦距切换；本镜头结构紧凑、结构长度适中、变倍和调焦过程中光轴稳定不偏移、高透过率，在光学设计中，能与中波红外制冷640×512，15μm探测器适配，进行实况记录和监控任务。
Description
技术领域
本发明涉及一种两档焦距切换型红外镜头。
背景技术
随着科学技术的发展，红外成像技术已广泛应用在国防、工业、医疗等领域。红外探测具有一定的穿透烟、雾、霾、雪等能力以及识别伪装的能力，不受战场强光、闪光干扰而致盲，可以实现远距离，全天候观察，尤其适用于夜间及不良气象条件下的目标探测。
但是目前两档切换类型镜头，不能够准确快速切换到理论设计位置，致使光焦度变化和最佳像面发生偏移，降低光学成像质量，图像模糊不清，对比度下降，最终影响镜头的成像性能；同时镜头监控不同距离物体时，因为不同距离的物体通过镜头成像时最佳像面不在同一面上，造成像虚不清晰；通过镜头调焦方式能达到不同距离的物体通过镜头成像到同一个面上。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明提供一种两档焦距切换型红外镜头, 成像清晰且结构简单。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种两档焦距切换型红外镜头，包括镜筒、调焦组件、安装在镜筒内的光学系统，所述镜头能够在155mm和460mm两个焦距位置进行切换，所述镜头的光学系统由沿光轴依次设置的前固定镜片组、调焦镜片组、换挡镜片组、后固定镜片组；所述前固定镜片组由正透镜A构成，所述调焦镜片组由依次设置的双凹透镜B、正透镜C构成，换挡镜片组由依次设置的负透镜D、负透镜E、正透镜F组成，后固定镜片组由正透镜G、正透镜H构成；
所述调焦镜片组经调焦镜座安装在镜筒内，调焦镜片经安装在镜筒上的调焦组件驱动相对镜头轴向移动；
所述换挡镜片组经切换镜座安装在镜筒内，切换镜座与镜筒转动配合，切换镜座以自身为轴心，旋转90°进行两档焦距切换；
镜头进行短焦成像时，正透镜A、双凹透镜B、正透镜C、负透镜D、负透镜E、正透镜F、正透镜G和正透镜H一同工作，形成短焦成像光学组；
镜头进行长焦成像时，切换镜组将的负透镜D、负透镜E、正透镜F转出，仅正透镜A、双凹透镜B、正透镜C、正透镜G和正透镜H一同工作，形成长焦成像光学组；
所述调焦组前后移动范围27mm，前后移动双凹透镜B与A片镜片的空气间隔范围59.1-86.1mm。
进一步的，所述切换镜座下端安装有从动锥齿轮，镜筒上安装有与从动锥齿轮啮合传动的主动锥齿轮，主动锥齿轮通过手动驱动旋转或者安装在切换电机的输出轴上，切换电机固定安装在镜筒上。
进一步的，所述负透镜D、负透镜E经DE镜座安装在切换镜座前端，正透镜F经F镜座安装在切换镜座后端，镜筒内于切换镜座左右两侧分别设置有两个切换挡块，切换挡块内嵌装有磁钢，切换镜座两侧面分别安装有用于与同侧的切换挡块上的磁钢相配合的小钢板，切换镜座抵靠其中一个切换挡块时处于长焦挡，切换镜座抵靠其中另一个切换挡块时处于短焦挡。
进一步的，所述前固定镜片组、后固定镜片组分别通过前组镜筒、后组镜座固定安装在镜筒前端、后端。
进一步的，镜头位于短焦成像状态时，正透镜A与负透镜B的空气间隔为80.1mm，双凹透镜B与正透镜C的空气间隔为4.9mm，正透镜C与负透镜D的空气间隔为21.66mm，负透镜D与负透镜E的空气间隔为6mm，正透镜E和正透镜F的空气间隔为60mm，正透镜F和正透镜G的空气间隔为12.5mm，正透镜G和正透镜H的空气间隔为31.12mm；镜头位于长焦成像状态时，切换镜座进行切换，正透镜A与负透镜B的空气间隔为80.1mm，双凹透镜B与正透镜C的空气间隔为4.9mm，正透镜C与正透镜G的空气间隔为100.16mm，正透镜G和正透镜H的空气间隔为31.12mm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本装置设计合理，结构紧凑、镜头结构长度适中、变倍和调焦过程中光轴稳定不偏移、高透过率，在光学设计中，能与中波红外制冷640×512，15μm探测器适配，进行实况记录和监控任务，并且装配简单，适合规模化生产，具有实用性。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
图1为本镜头的结构示意图一；
图2为本镜头的结构示意图二；
图3为本镜头的结构示意图三；
图4为本镜头的结构示意图四；
图5为本镜头的光学结构图。
图中：1-前组镜筒，2-A片压圈，3-A片垫片，4-钢珠，5-调焦凸轮，6-调焦滑架，7-调焦导钉，8-调焦磙子1，9-调焦磙子垫片，10-调焦磙子2，11-调焦镜座压圈，12-正透镜A，13-外罩，14-防尘盖板，15-转轴1，16-轴承，17-轴承压圈1，18-轴承压圈2，19-外罩上盖连接座，20-后组镜座，21-GH隔圈，22- H片压圈，23-正透镜H，24-切换电机，25-底板，26-垫片，27-切换电机架，28-主动锥齿轮，29-调整板垫片，30-调整板2，31-调整板1，32-限位板，33-从动锥齿轮，34-E片压圈，35-DE隔圈，36-C片压圈，37-调焦镜座，38-调整镜座垫片，39-正透镜A，40-双凹透镜B，41-BC隔圈，42-正透镜C，43-负透镜D，44-负透镜E，45-转轴2，46-正透镜F，47-F片压圈，48-正透镜G，49-微动开关，50-调焦微动开关架1，51-调焦微动开关架2，52-外罩上盖，53-F片镜座，54-定位筒，55-定位筒弹簧，56-切换微动开关，57-切换定位座，58-定位筒压圈，59-定位轴，60-调焦挡钉，61-DE镜座，62-调焦电机架立柱，63-调焦电机架，64-调焦电机，65-调焦电机齿轮，66-调焦电位器架立柱，67-调焦电位器架，68-调焦电位器，69-调焦电位器齿轮，70-小钢板，71-切换镜座，72-切换挡块，73-磁钢，74-外罩后盖，75-外罩侧盖，76-连接法兰。
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。
如图1-5所示，一种两档焦距切换型红外镜头，包括镜筒、调焦组件、安装在镜筒内的光学系统，所述镜头能够在155mm和460mm两个焦距位置进行切换，适用于多种探测器内部结构，所述镜头的光学系统由沿光轴依次设置的前固定镜片组、调焦镜片组、换挡镜片组、后固定镜片组；所述前固定镜片组由正透镜A39构成，所述调焦镜片组由依次设置的双凹透镜B40、正透镜C42构成，换挡镜片组由依次设置的负透镜D43、负透镜E44、正透镜F46组成，后固定镜片组由正透镜G48、正透镜H23构成；
所述调焦镜片组经调焦镜座安装在镜筒内，调焦镜片经安装在镜筒上的调焦组件驱动相对镜头轴向移动；
所述换挡镜片组经切换镜座安装在镜筒内，切换镜座与镜筒转动配合，切换镜座以自身为轴心，旋转90°进行两档焦距切换；
镜头进行短焦成像时，正透镜A、双凹透镜B、正透镜C、负透镜D、负透镜E、正透镜F、正透镜G和正透镜H一同工作，形成短焦成像光学组；
镜头进行长焦成像时，切换镜组将的负透镜D、负透镜E、正透镜F转出，仅正透镜A、双凹透镜B、正透镜C、正透镜G和正透镜H一同工作，形成长焦成像光学组；
所述调焦组前后移动范围27mm，前后移动双凹透镜B与A片镜片的空气间隔范围59.1-86.1mm。
在本实施例中，所述切换镜座下端安装有从动锥齿轮，镜筒上安装有与从动锥齿轮啮合传动的主动锥齿轮，主动锥齿轮通过手动驱动旋转或者安装在切换电机的输出轴上，切换电机固定安装在镜筒上，切换电机通过带动主动锥齿轮转动，从而使从动锥齿轮转动实现切换功能。
在本实施例中，切换镜座上下两端都设计装配轴承机构，轴承机构使得切换镜筒进行切换功能时能顺滑不卡顿，减小电机负载，实现快速切换，所述切换挡块底部设置有长槽开孔，便于在装调时对切换镜筒的切换位置进行调整。
在本实施例中，所述负透镜D、负透镜E经DE镜座安装在切换镜座前端，正透镜F经F镜座安装在切换镜座后端，为确保切换后焦距的准确性，设计有磁吸机构，镜筒内于切换镜座左右两侧分别设置有两个切换挡块，切换挡块内嵌装有磁钢，切换镜座两侧面分别安装有用于与同侧的切换挡块上的磁钢相配合的小钢板，切换镜座抵靠其中一个切换挡块时处于长焦挡，切换镜座抵靠其中另一个切换挡块时处于短焦挡，切换镜座切换以后能够通过磁力吸附到对应焦距位置，磁吸机构能够有效减少切换前后产生的误差。
在本实施例中，所述前固定镜片组、后固定镜片组分别通过前组镜筒、后组镜座固定安装在镜筒前端、后端。
在本实施例中，镜头位于短焦成像状态时，正透镜A与负透镜B的空气间隔为80.1mm，双凹透镜B与正透镜C的空气间隔为4.9mm，正透镜C与负透镜D的空气间隔为21.66mm，负透镜D与负透镜E的空气间隔为6mm，正透镜E和正透镜F的空气间隔为60mm，正透镜F和正透镜G的空气间隔为12.5mm，正透镜G和正透镜H的空气间隔为31.12mm；镜头位于长焦成像状态时，切换镜座进行切换，正透镜A与负透镜B的空气间隔为80.1mm，双凹透镜B与正透镜C的空气间隔为4.9mm，正透镜C与正透镜G的空气间隔为100.16mm，正透镜G和正透镜H的空气间隔为31.12mm。
本镜头实现的技术指标如下：工作波段：3.2μm-3.4μm；焦距：f′=155-460mm；探测器：中波红外非制冷型640×512，15μm；F数：F3.0；可以适配中波红外制冷640×512，15μm探测器，进行实况记录和监控任务。
各镜片具体参数如下：
上表中，面序号S1、S3、S5、S7、S9、S11、S13、S15为自左向右看镜片的镜面，面序号S2、S4、S6、S8、S10、S12、S14、S16为从右往左看镜片的镜面。
本镜头进行装配时，首先将前组镜筒1、调焦凸轮5、调焦滑架6及用调焦导钉组件7固定和连接，调焦凸轮5前后两端各排列一整圈钢珠4；调节调焦凸轮5手感，将调焦凸轮压圈12装配到调焦凸轮5后端；把调焦镜座垫片38和调焦镜座37装配到调焦滑架6内；将A片垫片3组入到前组镜筒1中，再把A片镜片39组入到前组镜筒1，旋入A片压圈2固定；把B片镜片40组入调焦镜座37内，装配BC隔圈进41去，再把C片镜片42装配到调焦镜座37内，旋入C片压圈36，再将调焦镜座压圈11旋入调焦滑架6上，固定住调焦镜座37；将调焦微动开关架1-50和调焦微动开关架2-51分别装配到连接法兰76上，再开关架上分别装配锁付调焦微动开关49；再把调焦挡钉60装配到调焦凸轮5上；将调焦电位器架立柱66装配到连接法兰76上，再装配调焦电位器架67，把调焦电位器68装配到调焦电位器架67上，再把调焦电位器齿轮69装配到调焦电位器68轴上；将调焦电机立柱62装配到连接法兰76上，再装配调焦电机架63，把调焦电机64装配到调焦电机架63上，再把调焦电机齿轮65装配到调焦电机64轴上；将外罩上盖连接座19装配到切换镜座71上端，再把转轴1-15、轴承16、轴承压圈1-17和轴承压圈2-18分别装配与连接到外罩上盖52位置，使得切换镜座71和外罩上盖52得以连接；将转轴2-45、轴承1-16、轴承压圈1-17和轴承压圈2-18分别装配到切换镜座71下端位置；将两个小钢板70装配到切换镜座71对应位置；将DE镜座61和垫片26分别装配到切换镜座71前端，取D片镜片43装配到DE镜座61中，把DE隔圈35装配到DE镜座61内，再取E片镜片44装配到DE镜座61，将E片压圈34旋入DE镜座61，固定E片镜片44；取F片镜片46装配到F片镜座53内，旋入F片压圈47固定镜片，再将F片镜座53和垫片26分别装配到切换镜座71后端；将磁钢73装配到两个切换挡块72上，再将切换挡块装配到调整板1-31对应位置；将调整板1-31、调整板2-30和调整板垫片29装配到外罩13；将从动锥齿轮33和限位板32装配到切换镜座71底部；将切换镜座71组件装配到调整板2-30上端；将切换定位座57分别装配到调整板1-31的两个对应槽位置，再将定位筒压圈58、定位轴59、定位筒弹簧55和定位筒54装配到切换定位座57内；将两个切换微动开关56装配到切换定位座57上；把切换电机24装配到切换电机架27上，再将主动锥齿轮28装配到切换电机24前端，切换电机架27又装配到调整板1-31对应的电机架孔位上；将后组镜座20和垫片26分别装配到外罩13后端，把G片镜片48装配到后组镜座20，将GH隔圈21装配到后组镜座20内，再把H片镜片23装配到后组镜座20内，旋入H片压圈22固定H片镜片23；将防尘盖板14装配到外罩上盖52上端；使用连接法兰76将前组镜筒1组件和外罩13组件相连接；把整个镜头组件装配到底板25上端固定；最后将外罩后盖74装配到外罩13后端，把外罩侧盖75装配到外罩13左右两端，封闭整个外罩13。
镜头进行调焦使用时，调焦电机64通电进行转动，使得调焦电机齿轮65进行转动，从而带动调焦凸轮5进行旋转，调焦凸轮5配合调焦导钉7组件和调焦滑架6等，使得调焦镜座37进行前后移动；调焦电位器68上的调焦电位器齿轮69被调焦凸轮5带动，进行转动且记录电阻值，调焦电机64和调焦电位器68共同实现调焦功能。
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 (5)
1.一种两档焦距切换型红外镜头，包括镜筒、调焦组件、安装在镜筒内的光学系统，其特征在于：所述镜头能够在155mm和460mm两个焦距位置进行切换，所述镜头的光学系统由沿光轴依次设置的前固定镜片组、调焦镜片组、换挡镜片组、后固定镜片组；所述前固定镜片组由正透镜A构成，所述调焦镜片组由依次设置的双凹透镜B、正透镜C构成，换挡镜片组由依次设置的负透镜D、负透镜E、正透镜F组成，后固定镜片组由正透镜G、正透镜H构成；
所述调焦镜片组经调焦镜座安装在镜筒内，调焦镜片经安装在镜筒上的调焦组件驱动相对镜头轴向移动；
所述换挡镜片组经切换镜座安装在镜筒内，切换镜座与镜筒转动配合，切换镜座以自身为轴心，旋转90°进行两档焦距切换；
镜头进行短焦成像时，正透镜A、双凹透镜B、正透镜C、负透镜D、负透镜E、正透镜F、正透镜G和正透镜H一同工作，形成短焦成像光学组；
镜头进行长焦成像时，切换镜组将的负透镜D、负透镜E、正透镜F转出，仅正透镜A、双凹透镜B、正透镜C、正透镜G和正透镜H一同工作，形成长焦成像光学组；
所述调焦组前后移动范围27mm，前后移动双凹透镜B与A片镜片的空气间隔范围59.1-86.1mm。
2.根据权利要求1所述的两档焦距切换型红外镜头，其特征在于：所述切换镜座下端安装有从动锥齿轮，镜筒上安装有与从动锥齿轮啮合传动的主动锥齿轮，主动锥齿轮通过手动驱动旋转或者安装在切换电机的输出轴上，切换电机固定安装在镜筒上。
3.根据权利要求1或2所述的两档焦距切换型红外镜头，其特征在于：所述负透镜D、负透镜E经DE镜座安装在切换镜座前端，正透镜F经F镜座安装在切换镜座后端，镜筒内于切换镜座左右两侧分别设置有两个切换挡块，切换挡块内嵌装有磁钢，切换镜座两侧面分别安装有用于与同侧的切换挡块上的磁钢相配合的小钢板，切换镜座抵靠其中一个切换挡块时处于长焦挡，切换镜座抵靠其中另一个切换挡块时处于短焦挡。
4.根据权利要求1所述的两档焦距切换型红外镜头，其特征在于：所述前固定镜片组、后固定镜片组分别通过前组镜筒、后组镜座固定安装在镜筒前端、后端。
5.根据权利要求1所述的两档焦距切换型红外镜头，其特征在于：镜头位于短焦成像状态时，正透镜A与负透镜B的空气间隔为80.1mm，双凹透镜B与正透镜C的空气间隔为4.9mm，正透镜C与负透镜D的空气间隔为21.66mm，负透镜D与负透镜E的空气间隔为6mm，正透镜E和正透镜F的空气间隔为60mm，正透镜F和正透镜G的空气间隔为12.5mm，正透镜G和正透镜H的空气间隔为31.12mm；镜头位于长焦成像状态时，切换镜座进行切换，正透镜A与负透镜B的空气间隔为80.1mm，双凹透镜B与正透镜C的空气间隔为4.9mm，正透镜C与正透镜G的空气间隔为100.16mm，正透镜G和正透镜H的空气间隔为31.12mm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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