CN115185073B - 变焦镜头 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种变焦镜头，包括容纳设置于主镜筒内的：前固定镜片、变倍镜片、第一补偿镜片、第二补偿镜片、调焦镜片；前固定镜片、变倍镜片、第一补偿镜片、第二补偿镜片、调焦镜片沿光线入射方向从入射端向出射端依序排列设置；前固定镜片、变倍镜片、第一补偿镜片、第二补偿镜片、调焦镜片之间设置空气间隔。该镜头传动平稳、机构紧凑、便于装配、光轴一致性及空气间隔精度高，具有高成像质量、高空间分辨率、结构紧凑、变倍及补偿形成短、探测距离远、重量轻及耐振动和冲击的性能，能消除因装配导致的光轴不一致性，弹簧结构能保证光轴一致性和空气间隔，并在镜框内壁上设置消光螺纹结构降低杂散光比例。

Description

变焦镜头

技术领域

本申请涉及光机结构设计技术领域，特别是一种变焦镜头。

背景技术

随着非制冷探测器技术和数字高清技术的不断发展和日益成熟，对镜头相关指标的要求越来越高。长波红外非制冷光学系统由于图像直观、易于观察，在军事和民用领域均取得了广泛应用。红外连续变焦镜头具备视场切换连续性、目标跟踪稳定性、成像清晰性。

传统结构设计以及装配方式不能有效保证红外连续变焦镜头中镜片光轴一致性和各镜片之间空气间隔设计间隔度，往往需要多次调整才能满足光学系统要求，装配难度较高。

在正常使用中，装配完成的镜头常需进行调焦和变倍操作，在进行上述两项操作时，镜头内的镜片容易受振动和转动的影响，导致操作后已经调试满足光学系统要求的镜片组件发生位置偏移，无法继续保持各镜片的光轴一致性和空气间隔，导致镜头与理想状态依旧存在较大误差，进而导致红外连续变焦镜头变焦过程目标丢失且成像质量下降的问题。

发明内容

本申请提供了一种变焦镜头，用于解决现有技术中存在的对现有结构的变焦镜头件进行变倍、调焦操作后镜头中各镜片光轴一致性和空气间隔难以保持装配时的光学系统要求，导致红外连续变焦镜头变焦过程中目标丢失且成像质量下降的技术问题。

本申请提供了一种变焦镜头，包括容纳设置于主镜筒内的：前固定镜片、变倍镜片、第一补偿镜片、第二补偿镜片、调焦镜片；前固定镜片、变倍镜片、第一补偿镜片、第二补偿镜片、调焦镜片沿光线入射方向从入射端向出射端依序排列设置；

前固定镜片、变倍镜片、第一补偿镜片、第二补偿镜片、调焦镜片之间设置空气间隔；

包括：多个弹性控制组、凸轮筒、第一驱动组件；主镜筒侧壁上开设变倍导向槽、第一补偿导向槽、第二补偿导向槽；凸轮筒上开设变倍曲线槽、第一补偿曲线槽、第二补偿曲线槽；

变倍镜片压紧安装结构外侧壁上设置导钉；导钉穿设于变倍导向槽并插入变倍曲线槽内；

第一补偿镜片压紧安装结构外侧壁上设置导钉；导钉穿设于第一补偿导向槽并插入第一补偿曲线槽内；

第二补偿镜片压紧安装结构外侧壁上设置导钉；导钉穿设于第二补偿导向槽并插入第二补偿曲线槽内；

第一驱动组件设置于凸轮筒外侧壁上，并与凸轮筒驱动连接；第一驱动组件驱动凸轮筒转动并带动导钉在主镜筒侧壁内沿直线运动，导钉带动变倍镜片、第一补偿镜片、第二补偿镜片沿变焦镜头横向往复运动；

弹性控制组容纳设置于主镜筒内侧壁上；弹性控制组分别穿过变倍镜片的压紧安装结构、第一补偿镜片的压紧安装结构、第二补偿镜片的压紧安装结构设置；变倍镜片的压紧安装结构、第一补偿镜片的压紧安装结构、第二补偿镜片的压紧安装结构于弹性控制组弹性连接；

弹性控制组弹性保持第一补偿镜片、第二补偿镜片之间的空气间隔宽度；

弹性控制组弹性保持变倍镜片、第一补偿镜片之间的空气间隔宽度；

弹性控制组弹性保持第二补偿镜片、调焦镜片之间的空气间隔宽度。

优选地，前固定镜片与变倍镜片间的第一空气间隔为9~43mm；变倍镜片与第一补偿镜片间的第二空气间隔为4.5~37mm；第一补偿镜片与第二补偿镜片间的第三空气间隔为13~21mm；第二补偿镜片与调焦镜片间的第四空气间隔为17~22mm；调焦镜片的横向移动量为4mm。

优选地，弹性控制组包括：第一弹性组、第二弹性组、第三弹性组；第一弹性组内各弹性控制件的连线围成三角形，该三角形的圆心角为120°；第二弹性组内各弹性控制件的连线围成三角形，该三角形的圆心角为120°；第三弹性组内各弹性控制件的连线围成三角形，该三角形的圆心角为120°；

第一弹性组所围等边三角形的第一顶角中心线与第二弹性组所围等边三角形第一顶角中心线所成夹角为30~60°；

第二弹性组所围等边三角形的第一顶角中心线与第三弹性组所围等边三角形第一顶角中心线所成夹角为30~60°。 优选地，变倍镜片的压紧安装结构为变倍镜框和变倍压圈；变倍镜片容纳设置于变倍镜框内；变倍镜框容纳设置于主镜筒内；导钉设置于变倍镜框外侧壁上；变倍压圈压设于变倍镜框一侧；

第一补偿镜片的压紧安装结构为第一补偿镜框和第一补偿压圈；第一补偿镜片容纳设置于第一补偿镜框内；第一补偿镜框容纳设置于主镜筒内；导钉设置于第一补偿镜框外侧壁上；第一补偿压圈压设于第一补偿镜框一侧；

第二补偿镜片的压紧安装结构为第二补偿镜框和第二补偿压圈；第二补偿镜片容纳设置于第二补偿镜框内；第二补偿镜框容纳设置于主镜筒内；导钉设置于第二补偿镜框外侧壁上；第二补偿压圈压设于第二补偿镜框一侧。

优选地，主镜筒内壁、变倍镜框、第一补偿镜框、第二补偿镜框内壁上设置消光螺纹结构。

优选地，导钉包括：多个第一凸轮导钉、多个第二凸轮导钉、多个第三凸轮导钉；第一凸轮导钉间隔设置于第一补偿镜框外侧壁上；第二凸轮导钉间隔设置于变倍镜框外侧壁上；第三凸轮导钉间隔设置于第二补偿镜框外侧壁上。

优选地，第一驱动组件包括：变倍齿条、第一变倍限位开关、第二变倍限位开关、变倍限位块、变倍电机组；变倍齿条设置于凸轮筒外侧壁上；变倍电机组与变倍齿条驱动连接；变倍电机组设置于主镜筒上；第一变倍限位开关、第二变倍限位开关间隔设置于主镜筒外侧壁上；变倍限位块设置于凸轮筒外侧壁上，第二变倍限位块随凸轮筒转动分别与第一变倍限位开关、第二变倍限位开关限位接触。

优选地，包括：调焦筒、第二驱动组件；主镜筒另一端面上设置底台；底台端面上设置安装环；调焦筒套设于安装环上；调焦导向槽开设于安装环侧壁上；调焦筒侧壁上设置调焦曲线槽；调焦镜片的压紧安装结构容纳设置于安装环内；调焦镜片的压紧安装结构外侧壁上设置导钉；导钉穿过调焦导向槽并插入调焦曲线槽内设置；第二驱动组件设置于凸轮筒外侧壁上，并与调焦筒驱动连接；调焦筒绕主镜筒转动时，导钉将转动转换为直线运动，驱动调焦镜片在安装环内沿主镜筒横向往复运动。

优选地，第二驱动组件包括：第一调焦限位开关、第二调焦限位开关、调焦限位块、调焦齿条、调焦电机组；调焦齿条设置于调焦筒外侧壁上；调焦电机组设置于主镜筒上；调焦电机组与调焦齿条驱动连接；第一调焦限位开关、第二调焦限位开关间隔设置于主镜筒底台面上；调焦限位块靠近第二调焦限位开关设置。

优选地，各镜片材料沿光线入射方向排序分别为Ge、Si、Ge、Si、Ge；

变焦镜头的光学系统达到了以下光学指标：

（1）焦距：f=25~75mm，变倍比达3倍；

（2）视场角范围：17.56°×14.13°~6.86°×4.78°；

（3）相对孔径：9.8mm；

（4）适配探测器：适配于靶面为640*512，像元大小为12 μm的非制冷型长波红外探测器；

（5）工作温度：-40℃~+60℃；

（6）适用谱线范围：8 μm~12 μm。

本申请能产生的有益效果包括：

1）本申请所提供的变焦镜头，该镜头传动平稳、机构紧凑、便于装配、光轴一致性及空气间隔精度高，具有高成像质量、高空间分辨率、结构紧凑、变倍及补偿行程短、探测距离远、重量轻及耐振动和冲击的性能，能消除因装配导致的光轴不一致性，弹簧结构能保证光轴一致性和空气间隔，并在镜框内壁上设置消光螺纹结构降低杂散光比例

2）本申请所提供的变焦镜头，所含光学系统合理分配各组光焦度：共采用3个非球面校正相差，该镜头具有高成像质量、结构紧凑、变倍补偿行程短等优点。通过在镜头内设置连线的内夹角呈120°的3组弹簧组，两组弹簧组交叉设置，各弹簧组利用自有弹力，并配合设置于镜筒外壁上的变倍组件、调焦组件，对镜头内各镜片进行调焦、变倍操作后，能有效保持各镜片的光轴一致性，并通过各弹簧组保持各镜片间的空气间隔并对镜片减振，使得镜框受力更加均匀，提升镜框在光轴方向的运动平稳性，提高镜头耐冲击、抗振动能力，并保证使用过程中红镜头内各光学元件之间的空气间隔。

3）本申请所提供的变焦镜头，该镜头结构轻量化，有效减轻镜头总质量并到达结构紧凑的设计效果。

4）本申请所提供的变焦镜头，在镜头结构设计中，对镜框长径比、镜片位置和导钉深度进行优化设计。在镜头结构设计中，对主镜筒、镜框进行消光螺纹结构设计，有效消除一定的杂散光。在镜头结构设计中，对凸轮筒曲线优化设计，有效控制了变焦过程中光轴偏移，在全焦距段范围内成像质量优良。

附图说明

图1为本申请提供的变焦镜头主视剖视结构示意图；

图2为本申请提供的变焦镜头内光学镜片连接结构示意图；

图3为本申请提供的变焦镜头侧视结构示意图；

图4为本申请提供的主镜筒立体结构示意图；

图5为本申请提供的主镜筒弹性控制组局部剖视立体结构示意图；

图6为本申请提供的主镜筒弹性控制组爆炸状态立体结构示意图；

图7为本申请提供的凸轮筒立体结构示意图；

图8为本申请提供的凸轮筒展开状态结构示意图；

图9为本申请提供的凸轮筒主视剖视结构示意图；

图10为本申请提供的调焦凸轮筒立体结构示意图；

图11为本申请提供的变焦镜头立体结构示意图；

图12为本申请提供的各弹性组内各弹性控制件设置于变倍镜框上的主视结构示意图；

图例说明：

1、镜盖；2、物镜压圈；3、密封圈；4、主镜筒；5、垫圈；7、变倍压圈；8、变倍镜框；9、第一补偿压圈；10、第一补偿镜框；11、第二补偿压圈；12、第二补偿镜框；13、固定座；14、调焦筒；15、锁紧座；17、弹簧；18、导杆；24、变倍齿条；25、调焦齿条；251、第一调焦限位开关；242、第二变倍限位开关；253、调焦限位块；32、安装架；33、变倍电机组；34、调焦电机组；151、前固定镜片；152、第一空气间隔；153、变倍镜片；154、第二空气间隔；155、第一补偿镜片；156、第三空气间隔；157、第二补偿镜片；158、第四空气间隔；159、调焦镜片；111、凸轮筒；41、凸缘；42、台阶台；43、底台； 45、第一补偿导向槽；46、第二补偿导向槽；461、变倍导向槽；47、调焦导向槽；44、安装环；241、第一变倍限位开关；243、变倍限位块；252、第二调焦限位开关；121、第一凸轮导钉；122、第二凸轮导钉；123、第三凸轮导钉；124、变倍曲线槽；125、第一补偿曲线槽；126、第二补偿曲线槽；127、安装边；171、第一弹性组；172、第二弹性组；173、第三弹性组；174、调焦曲线槽。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

本申请中未详述的且并不用于解决本申请技术问题的技术手段，均按本领域公知常识进行设置，且多种公知常识设置方式均可实现。

参见图1~12，本申请提供的变焦镜头，包括容纳设置于主镜筒4内的：前固定镜片151、变倍镜片153、第一补偿镜片155、第二补偿镜片157、调焦镜片159；前固定镜片151、变倍镜片153、第一补偿镜片155、第二补偿镜片157、调焦镜片159沿光线入射方向从入射端向出射端依序排列设置；

前固定镜片151、变倍镜片153、第一补偿镜片155、第二补偿镜片157、调焦镜片159之间设置空气间隔；

包括：多个弹性控制组、凸轮筒111、第一驱动组件；主镜筒4侧壁上开设变倍导向槽461、第一补偿导向槽45、第二补偿导向槽46；凸轮筒111上开设变倍曲线槽124、第一补偿曲线槽125、第二补偿曲线槽126；

变倍镜片153压紧安装结构外侧壁上设置导钉；导钉穿设于变倍导向槽461并插入变倍曲线槽124内；

第一补偿镜片155压紧安装结构外侧壁上设置导钉；导钉穿设于第一补偿导向槽45并插入第一补偿曲线槽125内；

第二补偿镜片157压紧安装结构外侧壁上设置导钉；导钉穿设于第二补偿导向槽46并插入第二补偿曲线槽126内；

第一驱动组件设置于凸轮筒111外侧壁上，并与凸轮筒111驱动连接；第一驱动组件驱动凸轮筒111转动并带动导钉在主镜筒4侧壁内沿直线运动，导钉带动变倍镜片153、第一补偿镜片155、第二补偿镜片157沿变焦镜头横向往复运动；

弹性控制组容纳设置于主镜筒4内侧壁上；弹性控制组分别穿过变倍镜片153的压紧安装结构、第一补偿镜片155的压紧安装结构、第二补偿镜片157的压紧安装结构设置；变倍镜片153的压紧安装结构、第一补偿镜片155的压紧安装结构、第二补偿镜片157的压紧安装结构于弹性控制组弹性连接；

弹性控制组弹性保持第一补偿镜片155、第二补偿镜片157之间的空气间隔宽度；

弹性控制组弹性保持变倍镜片153、第一补偿镜片155之间的空气间隔宽度；

弹性控制组弹性保持第二补偿镜片157、调焦镜片159之间的空气间隔宽度。

本申请提供变焦镜头通过设置变倍镜片153、第一补偿镜片155、第二补偿镜片157共3个非球面校正相差，提高成像清晰度，降低成像变形比例。

本申请提供变焦镜头通过设置于主镜筒4外侧壁的凸轮筒111和第一驱动组件配合，实现对凸轮筒111的转动，并利用导钉结构，将凸轮筒111的转动转变为直线往复运动，实现平稳变倍，通过设置弹性控制组利用弹簧17自有弹力，并配合设置于镜筒外壁上的变倍组件、调焦组件，对镜头内各镜片进行调焦、变倍操作后，能有效保持各镜片的光轴一致性，并通过各弹簧组保持各镜片间的空气间隔并对镜片减振，使得镜框受力更加均匀，提升镜框在光轴方向的运动平稳性。

在一具体实施例中，前固定镜片151与变倍镜片153之间设置第一空气间隔152；第一补偿镜片155与变倍镜片153之间设置第二空气间隔154；第一补偿镜片155与第二补偿镜片157之间设置第三空气间隔156；第二补偿镜片157与调焦镜片159之间设置第四空气间隔158第四空气间隔158。

优选地，前固定镜片151与变倍镜片153间的第一空气间隔152为9~43mm；变倍镜片153与第一补偿镜片155间的第二空气间隔154为4.5~37mm；第一补偿镜片155与第二补偿镜片157间的第三空气间隔156为13~21mm；第二补偿镜片157与调焦镜片159间的第四空气间隔158为17~22mm；调焦镜片159的横向移动量为4mm。采用该参数的光学镜头与上述结构配合，能实现具有高成像质量、结构紧凑、变倍补偿行程短等优点。

参见图12，优选地，弹性控制组包括：第一弹性组171、第二弹性组172、第三弹性组173；第一弹性组171内各弹性控制件的连线围成三角形，该三角形的圆心角为120°；第二弹性组172内各弹性控制件的连线围成三角形，该三角形的圆心角为120°；第三弹性组内各弹性控制件的连线围成三角形，该三角形的圆心角为120°；

第一弹性组171所围等边三角形的第一顶角中心线与第二弹性组172所围等边三角形第一顶角中心线所成夹角为30~60°；

第二弹性组172所围等边三角形的第一顶角中心线与第三弹性组173所围等边三角形第一顶角中心线所成夹角为30~60°。

按此设置各弹性控制件，能有效实现对各镜片的可靠、稳定弹性保持空气间隔，有效保持光轴一致性。

参见图12，图12中所示为第二弹性组172内3个弹性控制件所围等边三角形的圆心角为120°。弹性控制件所围等边三角形包括：第一顶角、第二顶角、第三顶角；第一弹性组171内3个弹性控制件所围等边三角形包括：第一顶角、第二顶角、第三顶角。第三弹性组173内3个弹性控制件所围等边三角形包括：第一顶角、第二顶角、第三顶角。

第一弹性组171中的第一顶角靠近第二弹性组172中的第一顶角设置于变倍镜框8一侧端面上，第二弹性组172中的第一顶角与第三弹性组173中的第一顶角设置于变倍镜框8一侧端面上。

其中第一弹性组171中的第一顶角中心线与第二弹性组172中的第一顶角中心线相交夹角为30~60°，以此类推，在此不累述。按此设置能实现第一弹性组171、第二弹性组172、第三弹性组173内各弹性控制件的错位设置，便于实现镜片的安装和其他各项操作。

优选地，变倍镜片153的压紧安装结构为变倍镜框8和变倍压圈7；变倍镜片153容纳设置于变倍镜框8内；变倍镜框8容纳设置于主镜筒4内；导钉设置于变倍镜框8外侧壁上；变倍压圈7压设于变倍镜框8一侧。

优选地，第一补偿镜片155的压紧安装结构为第一补偿镜框10和第一补偿压圈9；第一补偿镜片155容纳设置于第一补偿镜框10内；第一补偿镜框10容纳设置于主镜筒4内；导钉设置于第一补偿镜框10外侧壁上；第一补偿压圈9压设于第一补偿镜框10一侧。

优选地，第二补偿镜片157的压紧安装结构为第二补偿镜框12和第二补偿压圈11；第二补偿镜片157容纳设置于第二补偿镜框12内；第二补偿镜框12容纳设置于主镜筒4内；导钉设置于第二补偿镜框12外侧壁上；第二补偿压圈11压设于第二补偿镜框12一侧。按此设置能实现各组镜片在主镜筒4内的平稳移动。

优选地，主镜筒4内壁、变倍镜框8、第一补偿镜框10、第二补偿镜框12内壁上设置消光螺纹结构。按此设置能有效消除一定的杂散光。

优选地，导钉包括：多个第一凸轮导钉121、多个第二凸轮导钉122、多个第三凸轮导钉123；第一凸轮导钉121间隔设置于第一补偿镜框10外侧壁上；第二凸轮导钉122间隔设置于变倍镜框8外侧壁上；第三凸轮导钉123间隔设置于第二补偿镜框12外侧壁上。按此设置能有效提高3个非球面镜片在调焦、变倍过程中的转动平稳性。

在一具体实施例中，主镜筒4入射端上设置凸缘41。

在一具体实施例中，弹性控制件包括：导杆18和弹簧17；导杆18的一端在主镜筒4内悬空设置，另一端与主镜筒4的底台43螺纹连接；弹簧17套设于导杆18上；弹簧17穿过第一补偿镜框10、第二补偿镜框12、变倍镜框8上开设的安装光孔，并与第一补偿镜框10、第二补偿镜框12、变倍镜框8相连接。

优选地，第一驱动组件包括：变倍齿条24、第一变倍限位开关241、第二变倍限位开关242、变倍限位块243、变倍电机组33；变倍齿条24设置于凸轮筒111外侧壁上；变倍电机组33与变倍齿条24驱动连接；变倍电机组33设置于主镜筒4上；第一变倍限位开关241、第二变倍限位开关242间隔设置于主镜筒4外侧壁上；变倍限位块243设置于凸轮筒111外侧壁上，第二变倍限位块243随凸轮筒111转动分别与第一变倍限位开关241、第二变倍限位开关242限位接触。按此设置能实现自动变倍。

安装边127设置于凸轮筒111外侧壁上，变倍齿条24安装于安装边127上。

在一具体实施例中，包括：前固定镜片151、镜盖1、物镜压圈2、密封圈3；前固定镜片151容纳设置于主镜筒4的光线入射端内；物镜压圈2压设于前固定镜片151周缘上；镜盖1盖设于前固定镜片151上并与主镜筒4拆卸连接；密封圈3夹设于主镜筒4与前固定镜片151之间，密封内部光学期间，减少灰尘进入的可能性。

在一具体实施例中，包括：垫圈5凸轮筒111套设于主镜筒4外；凸轮筒111的一端与主镜筒4的台阶台42之间夹设垫圈5。

优选地，包括：调焦筒14、第二驱动组件；主镜筒4另一端面上设置底台43；底台43端面上设置安装环44；调焦筒14套设于安装环44上；调焦导向槽47开设于安装环44侧壁上；调焦筒14侧壁上设置调焦曲线槽174；调焦镜片159的压紧安装结构容纳设置于安装环44内；调焦镜片159的压紧安装结构外侧壁上设置导钉；导钉穿过调焦导向槽47并插入调焦曲线槽174内设置；第二驱动组件设置于凸轮筒111外侧壁上，并与调焦筒14驱动连接；调焦筒14绕主镜筒4转动时，导钉将转动转换为直线运动，驱动调焦镜片159在安装环44内沿主镜筒4横向往复运动。按此设置能实现调焦操作，行程缩短，提高调焦平稳性。

优选地，第二驱动组件包括：第一调焦限位开关251、第二调焦限位开关252、调焦限位块253、调焦齿条25、调焦电机组34；调焦齿条25设置于调焦筒14外侧壁上；调焦电机组34设置于主镜筒4上；调焦电机组34与调焦齿条25驱动连接；第一调焦限位开关251、第二调焦限位开关252间隔设置于主镜筒4底台43面上；调焦限位块253靠近第二调焦限位开关252设置。按此设置能实现自动调焦。安装边127设置于调焦筒14外侧壁上，调焦齿条25安装于安装边127上。

在一具体实施例中，变倍、调焦电机组34内电机可以通过安装架32安装于主镜筒4上。固定座13扣接于主镜筒4调焦端上，锁紧座15安装于固定座13端面上实现密封。

优选地，各镜片材料沿光线入射方向排序分别为Ge、Si、Ge、Si、Ge；

优选地，变焦镜头的光学系统达到了以下光学指标：

1焦距：f=25~75mm，变倍比达3倍。

2视场角范围：17.56°×14.13°~6.86°×4.78°

3相对孔径：9.8mm

4适配探测器：适配于靶面为640*512，像元大小为12 μm的非制冷型长波红外探测器；

5工作温度：-40℃~+60℃；

6适用谱线范围：8 μm~12 μm。

实施例

以下实施例中所用部件和仪器如无特殊说明，均为通过商业渠道获取。

在本实施例中，镜头中光学系统中各个镜片材料沿光线入射方向排序分别为Ge、Si、Ge、Si、Ge。由上述镜片构成的光学系统达到了以下光学指标：

1焦距：f=25~75mm，变倍比达3倍。

2视场角范围：17.56°×14.13°~6.86°×4.78°

3相对孔径：9.8mm

4适配探测器：适配于靶面为640*512，像元大小为12 μm的非制冷型长波红外探测器；

5工作温度：-40℃~+60℃；

6适用谱线范围：8 μm~12 μm。

在本实例中，主镜筒4中包括：前固定组、变倍组、第一补偿镜片155、第二补偿镜片157和调焦组，前固定组镜片和物镜压圈2组成前固定组，变倍组镜片、变倍组镜框和变倍组压圈组成变倍组，第一补偿镜片155镜片、第一补偿镜片155镜框和第一补偿镜片155压圈组成第一补偿镜片155，第二补偿镜片157镜片、第二补偿镜片157镜框和第二补偿镜片157压圈组成第二补偿镜片157。

所述前固定组镜片安装于主镜筒4的前端并通过物镜压圈2固定压紧，所述变倍组镜片安装在变倍组镜框中并通过变倍组压圈固定并压紧。

所述第一补偿镜片155镜片安装在第一补偿镜片155镜框中并通过第一补偿镜片155压圈固定并压紧。

所述第二补偿镜片157镜片安装在第二补偿镜片157镜框中并通过第二补偿镜片157压圈固定并压紧。

所述变倍组、第一补偿镜片155和第二补偿镜片157分别装入主镜筒4内。

所述主镜筒4外表面设置有变倍导向槽461和补偿导向槽，所述主镜筒4外设置有凸轮筒111，所述凸轮筒111上设置轴承组分别伸入变倍导向槽461和补偿导向槽，并连接变倍组、第一补偿镜片155和第二补偿镜片157。

变倍电机座上设置变倍电机和限位器，当变倍电机的转子旋转运动时，通过变倍齿轮和齿圈带动调焦凸轮筒111转动，调焦凸轮筒111通过轴承组将运动传递给变倍镜框8和补偿镜框，变倍镜框8和补偿镜框在导向直槽的作用下将调焦凸轮筒111的旋转运动转化为变倍镜框8和补偿镜框沿光轴方向的平行移动，从而实现变焦。

同时，所述变倍电机带动变倍电位器转动，从而使变倍限位器的阻值发生改变，由此焦距和变倍电位器阻值之间形成一对一的关系。

在本实施例中，电机座上调焦电机和轴上设置有与调焦齿圈啮合传动的齿轮，主镜筒4外表面设置有调焦导向槽47，调焦筒14上设置调焦导钉，调焦导钉伸入调焦导向槽47内。

在调焦电机带动调焦筒14转动时，调焦筒14通过调焦导钉将运动传递给调焦镜框，调焦镜框在导向直槽的作用下将调焦筒14的旋转运动转化为调焦镜框沿光轴方向的平行移动，从而实现调焦。

在本实施例中，变倍电机在长焦和短焦终点的自动停止动作通过固定在凸轮筒111上限位块触碰限位开关触点来控制，调焦电机在前后调焦终点的自动停止动作通过调焦筒14上限位柱触碰微型限位开关触点来控制。

本实施例中，采用如上述的长波红外连续变焦镜头，使用时，光线顺序通过前固定镜片151、变倍镜片153、第一补偿镜片155、第二补偿镜片157以及调焦镜片159进行成像，变倍电机带动变倍凸轮筒111转动，变倍导钉与补偿导钉分别带动变倍镜框8和补偿镜框前后运动，进而使得变倍组镜片与第一补偿镜片155镜片、第二补偿镜片157镜片前后移动，调整空气间隔，实现变倍；调焦电机带动调焦筒14转动，调焦导钉带动调焦镜框前后运动，进行调焦；变倍与调焦两者相结合，实现镜头的电动变焦；变倍与调焦过程中，第一弹性组171、第二弹性组172和第三弹性组173分别进行压缩运动，并保证光学系统中镜片的空气间隔。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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 (8)

1.一种变焦镜头，其特征在于，包括容纳设置于主镜筒内的：前固定镜片、变倍镜片、第一补偿镜片、第二补偿镜片、调焦镜片；前固定镜片、变倍镜片、第一补偿镜片、第二补偿镜片、调焦镜片沿光线入射方向从入射端向出射端依序排列设置；

前固定镜片、变倍镜片、第一补偿镜片、第二补偿镜片、调焦镜片之间设置空气间隔；

包括：多个弹性控制组、凸轮筒、第一驱动组件；主镜筒侧壁上开设变倍导向槽、第一补偿导向槽、第二补偿导向槽；凸轮筒上开设变倍曲线槽、第一补偿曲线槽、第二补偿曲线槽；

变倍镜片压紧安装结构外侧壁上设置导钉；导钉穿设于变倍导向槽并插入变倍曲线槽内；

第一补偿镜片压紧安装结构外侧壁上设置导钉；导钉穿设于第一补偿导向槽并插入第一补偿曲线槽内；

第二补偿镜片压紧安装结构外侧壁上设置导钉；导钉穿设于第二补偿导向槽并插入第二补偿曲线槽内；

第一驱动组件设置于凸轮筒外侧壁上，并与凸轮筒驱动连接；第一驱动组件驱动凸轮筒转动并带动导钉在主镜筒侧壁内沿直线运动，导钉带动变倍镜片、第一补偿镜片、第二补偿镜片沿变焦镜头横向往复运动；

弹性控制组容纳设置于主镜筒内侧壁上；弹性控制组分别穿过变倍镜片的压紧安装结构、第一补偿镜片的压紧安装结构、第二补偿镜片的压紧安装结构设置；变倍镜片的压紧安装结构、第一补偿镜片的压紧安装结构、第二补偿镜片的压紧安装结构于弹性控制组弹性连接；

弹性控制组弹性保持第一补偿镜片、第二补偿镜片之间的空气间隔宽度；

弹性控制组弹性保持变倍镜片、第一补偿镜片之间的空气间隔宽度；

弹性控制组弹性保持第二补偿镜片、调焦镜片之间的空气间隔宽度；

弹性控制组包括：第一弹性组、第二弹性组、第三弹性组；第一弹性组内各弹性控制件的连线围成三角形，该三角形的圆心角为120°；第二弹性组内各弹性控制件的连线围成三角形，该三角形的圆心角为120°；第三弹性组内各弹性控制件的连线围成三角形，该三角形的圆心角为120°；

第一弹性组所围等边三角形的第一顶角中心线与第二弹性组所围等边三角形第一顶角中心线所成夹角为30~60°；

第二弹性组所围等边三角形的第一顶角中心线与第三弹性组所围等边三角形第一顶角中心线所成夹角为30~60°；

前固定镜片与变倍镜片间的第一空气间隔为9~43mm；变倍镜片与第一补偿镜片间的第二空气间隔为4.5~37mm；第一补偿镜片与第二补偿镜片间的第三空气间隔为13~21mm；第二补偿镜片与调焦镜片间的第四空气间隔为17~22mm；调焦镜片的横向移动量为4mm4；

弹性控制件包括：导杆和弹簧；导杆的一端在主镜筒内悬空设置，另一端与主镜筒的底台螺纹连接；弹簧套设于导杆上；弹簧穿过第一补偿镜框、第二补偿镜框、变倍镜框上开设的安装光孔，并与第一补偿镜框、第二补偿镜框、变倍镜框相连接。

2.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，变倍镜片的压紧安装结构为变倍镜框和变倍压圈；变倍镜片容纳设置于变倍镜框内；变倍镜框容纳设置于主镜筒内；导钉设置于变倍镜框外侧壁上；变倍压圈压设于变倍镜框一侧；

第一补偿镜片的压紧安装结构为第一补偿镜框和第一补偿压圈；第一补偿镜片容纳设置于第一补偿镜框内；第一补偿镜框容纳设置于主镜筒内；导钉设置于第一补偿镜框外侧壁上；第一补偿压圈压设于第一补偿镜框一侧；

第二补偿镜片的压紧安装结构为第二补偿镜框和第二补偿压圈；第二补偿镜片容纳设置于第二补偿镜框内；第二补偿镜框容纳设置于主镜筒内；导钉设置于第二补偿镜框外侧壁上；第二补偿压圈压设于第二补偿镜框一侧。

3.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，主镜筒内壁、变倍镜框、第一补偿镜框、第二补偿镜框内壁上设置消光螺纹结构。

4.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，导钉包括：多个第一凸轮导钉、多个第二凸轮导钉、多个第三凸轮导钉；第一凸轮导钉间隔设置于第一补偿镜框外侧壁上；第二凸轮导钉间隔设置于变倍镜框外侧壁上；第三凸轮导钉间隔设置于第二补偿镜框外侧壁上。

5.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，第一驱动组件包括：变倍齿条、第一变倍限位开关、第二变倍限位开关、变倍限位块、变倍电机组；变倍齿条设置于凸轮筒外侧壁上；变倍电机组与变倍齿条驱动连接；变倍电机组设置于主镜筒上；第一变倍限位开关、第二变倍限位开关间隔设置于主镜筒外侧壁上；变倍限位块设置于凸轮筒外侧壁上，第二变倍限位块随凸轮筒转动分别与第一变倍限位开关、第二变倍限位开关限位接触。

6.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，包括：调焦筒、第二驱动组件；主镜筒另一端面上设置底台；底台端面上设置安装环；调焦筒套设于安装环上；调焦导向槽开设于安装环侧壁上；调焦筒侧壁上设置调焦曲线槽；调焦镜片的压紧安装结构容纳设置于安装环内；调焦镜片的压紧安装结构外侧壁上设置导钉；导钉穿过调焦导向槽并插入调焦曲线槽内设置；第二驱动组件设置于凸轮筒外侧壁上，并与调焦筒驱动连接；调焦筒绕主镜筒转动时，导钉将转动转换为直线运动，驱动调焦镜片在安装环内沿主镜筒横向往复运动。

7.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，第二驱动组件包括：第一调焦限位开关、第二调焦限位开关、调焦限位块、调焦齿条、调焦电机组；调焦齿条设置于调焦筒外侧壁上；调焦电机组设置于主镜筒上；调焦电机组与调焦齿条驱动连接；第一调焦限位开关、第二调焦限位开关间隔设置于主镜筒底台面上；调焦限位块靠近第二调焦限位开关设置。

8.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于，各镜片材料沿光线入射方向排序分别为Ge、Si、Ge、Si、Ge；

变焦镜头的光学系统达到了以下光学指标：

（1）焦距：f=25~75mm，变倍比达3倍；

（2）视场角范围：17.56°×14.13°~6.86°×4.78°；

（3）相对孔径：9.8mm；

（4）适配探测器：适配于靶面为640*512，像元大小为12 μm的非制冷型长波红外探测器；

（5）工作温度：-40℃~+60℃；

（6）适用谱线范围：8 μm~12 μm。

Images