CN212009128U - 非制冷长波红外可拆卸密封结构连续变焦镜头 - Google Patents
非制冷长波红外可拆卸密封结构连续变焦镜头 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种非制冷长波红外可拆卸密封结构连续变焦镜头，其特征在于：所述镜头的光学系统中从物面至像面依次包括具有正光焦度的前固定组A片，为一片凸面朝向物方、凹面朝向像方的弯月形锗正透镜；具有负光焦度的变倍组B片，为一片双凹形的锗负透镜；具有负光焦度的补偿组C片，为一片双凹形的锗正透镜；具有正光焦度的后固定组D片，为一片双凸形锗正透镜；具有负光焦度的后固定组E片，为一片凸面朝向物方、凹面朝向像方的弯月形锗负透镜；具有正光焦度的调焦组F片，为一片凸面朝向物方、凹面朝向像方的弯月形锗正透镜；本实用新型非制冷长波红外可拆卸密封结构连续变焦镜头具有传动阻力小，防水防尘、镜头寿命久等优点。
Description
技术领域：
本实用新型涉及光学镜头装置技术领域，特别是一种非制冷长波红外可拆卸密封结构连续变焦镜头。
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，因长波红外非制冷光学系统有许多优良特点，如被动工作式，不会被地方的电子干扰、隐蔽性好；图像直观，易于观察；精度高等，在军事和民用领域均得到了广发应用。近年来，随着红外光学技术的长远发展及其应用范围的不断扩展，对红外连续变焦光学系统的需求日益增强。红外连续变焦光学系统在一定范围内能够连续改变系统焦距，在改变视场的同时，像面能够保持稳定清晰，不会产生像面飘逸。特别适合安防监控领域应用。
目前的连续变焦红外镜头，虽然具有连续变焦功能，但大多存在以下缺陷： 1)传动过程中阻力大，造成控制系统设计难度加大，2）结构中部分零件易生锈。3）采用胶密封，拆卸复杂，损品率高，4）合金钢在装配过程中，易发生摩擦，导致镀层损坏，造成镜头生锈。
发明内容：
鉴于现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种非制冷长波红外可拆卸密封结构连续变焦镜头，该非制冷长波红外可拆卸密封结构连续变焦镜头提高了变倍过程中的流畅性和稳定性。
本实用新型非制冷长波红外可拆卸密封结构连续变焦镜头，其特征在于：所述镜头的光学系统中从物面至像面依次包括具有正光焦度的前固定组A片，为一片凸面朝向物方、凹面朝向像方的弯月形锗正透镜；具有负光焦度的变倍组B片，为一片双凹形的锗负透镜；具有负光焦度的补偿组C片，为一片双凹形的锗正透镜；具有正光焦度的后固定组D片，为一片双凸形锗正透镜；具有负光焦度的后固定组E片，为一片凸面朝向物方、凹面朝向像方的弯月形锗负透镜；具有正光焦度的调焦组F片，为一片凸面朝向物方、凹面朝向像方的弯月形锗正透镜；镜头的机械结构包括用于固定光学系统的镜框，所述镜框包括前主镜筒、主镜筒和后组镜筒；所述主镜筒和前主镜筒之间通过螺钉进行固定，主镜筒和前主镜筒之间通过垫片调整，所述前主镜筒内装有A片镜座，在A片镜座上组入A片和A片压圈后，再组入A片镜座压圈。
进一步的，上述前固定组A片与变倍组B片之间的空气距是11～76.1mm；所述变倍组B片和补偿组C片之间的空气间隔是39～9.2mm；所述补偿组C片与后固定组D片的空气间隔是38.8～19mm；所述后固定组D片和后固定组E片之间的空气间隔是21.2mm；所述后变倍组E片和调焦组F片的空气间隔是24.4mm；调焦组F片移动量为 3.3mm。
进一步的，上述镜片组构成的光学系统具有如下的光学指标：
1) 焦距f′:25mm-110mm；
2) 相对孔径F：1.0；
3) 视场角：24.5°X19.7°~5.6°X4.5°；
4) 分辨率：与640*512 17μm探测器摄像机适配；
5) 光路总长∑≤190mm，光学后截距l′≥20.5mm；
6) 适用谱线范围：8μm~12μm。
进一步的，上述镜片组各镜片具体参数如下：
进一步的，在主镜筒内滑动设有变倍滑架和补偿滑架，变倍滑架内设有B片镜座，补偿滑架内设有C片镜座，主镜筒外套设有变倍凸轮，所述负透镜B安装在B片镜座上并通过B片压圈进行固定，B片镜座通过螺丝固定在变倍滑架上，变倍滑架通过变倍导钉与主镜筒和变倍凸轮连接，所述负透镜C安装在C片镜座上并通过C片压圈进行固定，C片镜座通过螺丝固定在补偿滑架上，补偿滑架通过另一变倍导钉与主镜筒和变倍凸轮连接。
进一步的，变倍电机固定在变倍电机架上，变倍电机架固定在主镜筒上，变倍电机输出轴上接有变倍电机齿轮，变倍电机通过变倍电机齿轮带动变倍凸轮旋转带动负透镜B和负透镜C运动，完成光学系统变焦；A片镜座采用与镜片材质热膨胀系数相当的合金材料，A片镜座和前主镜筒靠环面进行光轴定位，A片镜座和前主镜座之间装有密封圈，A片和A片镜座、A片压圈之间进行RTV胶处理。
进一步的，上述变焦凸轮的两端设置有锲形槽，所述锲形槽内填充有钢珠；钢珠内边装有自润滑材质垫片，以减小变倍镜头在变倍过程中的阻力和金属摩擦损耗造成的失效。
进一步的，上述变倍导钉上装有2个轴承，轴承与主镜筒和变倍凸轮槽配合，减小了槽与变倍导钉摩擦。
本实用新型非制冷长波红外可拆卸密封结构连续变焦镜头的工作方法，非制冷长波红外可拆卸密封结构连续变焦镜头的光学系统中从物面至像面依次包括具有正光焦度的前固定组A片，为一片凸面朝向物方、凹面朝向像方的弯月形锗正透镜；具有负光焦度的变倍组B片，为一片双凹形的锗负透镜；具有负光焦度的补偿组C片，为一片双凹形的锗正透镜；具有正光焦度的后固定组D片，为一片双凸形锗正透镜；具有负光焦度的后固定组E片，为一片凸面朝向物方、凹面朝向像方的弯月形锗负透镜；具有正光焦度的调焦组F片，为一片凸面朝向物方、凹面朝向像方的弯月形锗正透镜；镜头的机械结构包括用于固定光学系统的镜框，所述镜框包括前主镜筒、主镜筒和后组镜筒；所述主镜筒和前主镜筒之间通过螺钉进行固定，主镜筒和前主镜筒之间通过垫片调整，所述前主镜筒内装有A片镜座，在A片镜座上组入A片和A片压圈后，再组入A片镜座压圈；在主镜筒内滑动设有变倍滑架和补偿滑架，变倍滑架内设有B片镜座，补偿滑架内设有C片镜座，主镜筒外套设有变倍凸轮，所述负透镜B安装在B片镜座上并通过B片压圈进行固定，B片镜座通过螺丝固定在变倍滑架上，变倍滑架通过变倍导钉与主镜筒和变倍凸轮连接，所述负透镜C安装在C片镜座上并通过C片压圈进行固定，C片镜座通过螺丝固定在补偿滑架上，补偿滑架通过另一变倍导钉与主镜筒和变倍凸轮连接；工作时，入射光线从物侧依次经过前固定组A片、变倍组B片、补偿组C片、后固定组D片和后固定组E片，在需要调焦时，通过变倍电机驱动变倍凸轮旋转，使其分别通过变倍导钉驱动变倍滑架和补偿滑架轴向移动，变倍滑架和补偿滑架轴向移动即驱动B片镜座及其上的B片、C片镜座及其上的C片轴向移动，实现光学系统变焦。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：1）采用负组变倍的方式，扩大了凸轮旋转的角度，减小了压力角。采用自润滑材质垫片，延长材料使用寿命。2）采用分离式结构，在保证密封的情况下，提高镜头的可拆卸性，环形靠面的方式对镜座进行固定，避免了螺纹固定产生的镀层磨损。3）在保证结紧凑的前提下，采取一系列措施，提高了镜头耐振动、冲击的能力。（4）在温度设计方面，工作温度设定是-40℃~+80℃, A片镜座采用与A片玻璃材料相近的合金材料，以保证镜座在工作温度环境下不受材料热胀冷缩的应力影响。（5）在不影响镜头各项性能的前提下，采取一系列措施，提高了镜头耐锈蚀的能力。
附图说明：
下面结合附图对本实用新型专利进一步说明。
图1是该发明的机械结构主视图；
图2是该发明的机械结构侧视图；
图3是该发明的机械结构立体图；
图4是图1的局部放大图；
图5、图6是变倍凸轮、主镜筒、变倍滑架和补偿滑架、调焦凸轮不同的两视角的爆炸图；
图中：
A片镜座压圈；2-A片镜座；3-A片压圈；4-前主镜筒；5-主镜筒；6-钢珠；7-变倍凸轮；8-变倍滑架；9-补偿滑架；10-变倍凸轮压圈；11-后组镜筒；12-调焦凸轮；13-调焦凸轮压圈；14-连接座；15- F片调焦镜筒；16-F片压圈；17-F片；18-E片；19-E片压圈；20-D片；21-D片压圈；22-C片压圈；23-C片；24-C片镜座；25-B片镜座；26-B片；27-B片压圈；28-密封圈；29-A片； 30-变倍电机架；31-变倍电机组件；32-变倍电位机组件；33-微动开关架；34-微动开关；35-过轮；36-调焦电机架；37-调焦电位器组件；38-调焦电机组件；39-调焦微动开关架；40-调焦微动开关。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
如图1所示，本实用新型非制冷长波红外可拆卸密封结构连续变焦镜头，从物面至像面依次包括具有正光焦度的前固定组A片29，为一片凸面朝向物方、凹面朝向像方的弯月形锗正透镜；具有负光焦度的变倍组B片26，为一片双凹形的锗负透镜；具有负光焦度的补偿组C片23，为一片双凹形的锗正透镜；具有正光焦度的后固定组D片20，为一片双凸形锗正透镜；具有负光焦度的后固定组E片18，为一片凸面朝向物方、凹面朝向像方的弯月形锗负透镜；具有正光焦度的调焦组F片17，为一片凸面朝向物方、凹面朝向像方的弯月形锗正透镜；镜头的机械结构包括用于固定光学系统的镜框，所述镜框包括前主镜筒4、主镜筒5和后组镜筒11；所述主镜筒5和前主镜筒4之间通过螺钉进行固定，主镜筒和前主镜筒之间通过垫片41调整，所述前主镜筒内装有A片镜座2，在A片镜座上组入A片29和A片压圈3后，再组入A片镜座压圈1；在主镜筒5内滑动设有变倍滑架8和补偿滑架9，变倍滑架8包括圆环与设在圆环一侧间隔设置的第一翼片81，补偿滑架9包括圆环与设在圆环两侧间隔设置的第二翼片91，第一翼片81和第二翼片91外周与主镜筒5内周小间隙配合，变倍滑架8内设有B片镜座25，补偿滑架内设有C片镜座24，主镜筒外套设有变倍凸轮7，所述负透镜B安装在B片镜座上并通过B片压圈27进行固定，B片镜座通过螺丝固定在变倍滑架上，变倍滑架8通过变倍导钉与主镜筒5和变倍凸轮7连接，主镜筒5和变倍凸轮7上设有对应的槽道，主镜筒5上的槽道为直线槽441，变倍凸轮7上的槽道为螺旋形槽道44，变倍导钉下端固定在变倍滑架8外表面上，上端穿出并受槽道限位，在变倍凸轮7转动情况下，带动变倍导钉沿主镜筒5的直线槽轴向移动，使与变倍导钉固定连接的变倍滑架8轴向移动，实现B片镜座上的B片轴向移动；所述负透镜C安装在C片镜座上并通过C片压圈进行固定，C片镜座通过螺丝固定在补偿滑架9上，补偿滑架通过另一变倍导钉与主镜筒和变倍凸轮连接；该变倍导钉下端固定在补偿滑架9外表面上，上端穿出并受槽道限位，补偿滑架9、C片镜座、C片的轴向移动原理与B片镜座、B片、变倍滑架8的轴向移动一样，变倍导钉是连接在第一翼片81和第二翼片91上；A片安装至A片镜座上并通过A片压圈固定，A片镜座通过A片镜座锁圈固定至主镜筒上，A片与B片之间的空气距通过置于前主镜筒与主镜筒之间的调整垫片46来调节；为达到防水效果，A片镜座与前主镜筒设有密封圈，A片镜座外侧留有点胶槽，负透镜B安装在变倍镜筒上并通过B片压圈进行固定，B片镜座25通过螺钉与变倍滑架8连接，所述主镜筒上设置有电动变焦机构，所述电动变焦机构包括设置于主镜座上的变倍电机架30，所述变倍电机架30上设有电机，所述电机输出轴上的电机齿轮与电机旁侧的电位器齿轮精密啮合，所述电机齿轮还与凸轮精密啮合，电机通过变倍电机齿轮带动变倍凸轮旋转带动负透镜B和负透镜C运动，完成光学系统变焦。
在A片镜座上组入A片和A片压圈后，再组入A片镜座压圈；A片镜座压圈可以防止镜头在振动条件松动，A片镜座采用与镜片材质热膨胀系数相当的合金材料，可以减小大直径镜片在极端条件下对镜片的挤压应力，保证成像质量和使用可靠性，A片镜座和前主镜座之间装有密封圈，保证镜头前部的防水防潮，保证在苛刻外界条件下成像质量不受影响；A片和A片镜座、A片压圈之间进行RTV胶处理，隔离外界环境对镜头内部的影响；主镜筒和前主镜筒之间通过螺钉进行固定，拆卸方便，主镜筒和前主镜筒之间可通过垫片调整，便于在试制过程中找出最合适空气距，节约试制成本；所述负透镜B安装在变倍滑架上并通过B片压圈进行固定，变倍滑架通过变倍导钉与主镜筒和变倍凸轮连接，所述负透镜C安装在补偿滑架上并通过C片压圈进行固定，补偿滑架通过变倍导钉与主镜筒和变倍凸轮连接，电机固定在变倍电机架上，变倍电机架固定在主镜筒上，电机输出轴上接有变倍电机齿轮，电机通过变倍电机齿轮带动变倍凸轮旋转带动负透镜B和负透镜C运动，完成光学系统变焦；所述变倍凸轮的两端设置有锲形槽43，所述锲形槽内填充有钢珠6；钢珠周边装有自润滑材质垫片44，可以极大的减小变倍镜头在变倍过程中的阻力和金属摩擦损耗造成的失效，为保证传动过程中的压力角，此发明采用负组变倍的方式进行，使凸轮的变倍形成扩大至180°，极大减小了变倍过程中的阻力，该非制冷长波红外可拆卸密封结构连续变焦镜头具有传动阻力小，防水防尘、低畸变、耐振动和冲击、不易锈蚀、镜头寿命久等优点。
凸轮旋转到两端极限位置时经微动开关限位，所述后组镜筒的前段内壁装配有用于固定后固定组D片17的D片压圈21，后组镜筒E片固定在后组镜筒中端，并用E片压圈18进行固定，所述后镜座的后端内壁装配有固定调焦组镜片F的调焦镜筒15，调焦镜筒15通过调焦导钉与后组镜筒11、调焦凸轮12相连接；所述后组镜筒上设有电动调焦机构，所述电动调焦机构包括设置于后镜座中端上侧的调焦电机架36，所述调焦电机架36上设置有调焦电机，所述调焦电机的电机齿轮与套置于后镜座后端外周的调焦凸轮精密啮合，电机通过调焦电机齿轮带动调焦凸轮旋转带动透镜F运动，完成光学系统调焦，所述调焦凸轮旋转到两端极限位置时经调焦微动开关限位，后组镜筒11的后部与调焦凸轮12相对应部位设有穿槽，调焦导钉下端固定在调焦镜筒外表面上，调焦导钉上端穿出并受穿槽限位，在调焦凸轮12的穿槽为螺旋形槽45，在后组镜筒11上的穿槽为直线型槽451，在调焦凸轮12转动时，带动调焦导钉、调焦镜筒15、D片17的轴向移动。
上述前固定组A片与变倍组B片之间的空气距是11～76.1mm；所述变倍组B片和补偿组C片之间的空气间隔是39～9.2mm；所述补偿组C片与后固定组D片的空气间隔是38.8～19mm；所述后固定组D片和后固定组E片之间的空气间隔是21.2mm；所述后变倍组E片和调焦组F片的空气间隔是24.4mm；调焦组F片移动量为 3.3mm。
在本实施例中，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′:25mm-110mm；
2) 相对孔径F：1.0；
3) 视场角：24.5°X19.7°~5.6°X4.5°；
4) 分辨率：可与640*512 17μm探测器摄像机适配；
5) 光路总长∑≤190mm，光学后截距l′≥20.5mm；
6) 适用谱线范围：8μm~12μm；
7) 各镜片具体参数如下：
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：1）采用负组变倍的方式，扩大了凸轮旋转的角度，减小了压力角。采用自润滑材质垫片47，延长材料使用寿命。2）采用分离式结构，在保证密封的情况下，提高镜头的可拆卸性，环形靠面的方式对镜座进行固定，避免了螺纹固定产生的镀层磨损。3）在保证结紧凑的前提下，采取一系列措施，提高了镜头耐振动、冲击的能力。（4）在温度设计方面，工作温度设定是-40℃~+80℃, A片镜座采用与A片玻璃材料相近的合金材料，以保证镜座在工作温度环境下不受材料热胀冷缩的应力影响。（5）在不影响镜头各项性能的前提下，采取一系列措施，提高了镜头耐锈蚀的能力。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种非制冷长波红外可拆卸密封结构连续变焦镜头，其特征在于：所述镜头的光学系统中从物面至像面依次包括具有正光焦度的前固定组A片，为一片凸面朝向物方、凹面朝向像方的弯月形锗正透镜；具有负光焦度的变倍组B片，为一片双凹形的锗负透镜；具有负光焦度的补偿组C片，为一片双凹形的锗正透镜；具有正光焦度的后固定组D片，为一片双凸形锗正透镜；具有负光焦度的后固定组E片，为一片凸面朝向物方、凹面朝向像方的弯月形锗负透镜；具有正光焦度的调焦组F片，为一片凸面朝向物方、凹面朝向像方的弯月形锗正透镜;所述镜头的机械结构包括用于固定光学系统的镜框，所述镜框包括前主镜筒、主镜筒和后组镜筒；所述主镜筒和前主镜筒之间通过螺钉进行固定，主镜筒和前主镜筒之间通过垫片调整，所述前主镜筒内装有A片镜座，在A片镜座上组入A片和A片压圈后，再组入A片镜座压圈。
2.根据权利要求1所述非制冷长波红外可拆卸密封结构连续变焦镜头，其特征在于：所述前固定组A片与变倍组B片之间的空气距是11～76.1mm；所述变倍组B片和补偿组C片之间的空气间隔是39～9.2mm；所述补偿组C片与后固定组D片的空气间隔是38.8～19mm；所述后固定组D片和后固定组E片之间的空气间隔是21.2mm；所述后固定组E片和调焦组F片的空气间隔是24.4mm；调焦组F片移动量为 3.3mm。
3.根据权利要求1所述非制冷长波红外可拆卸密封结构连续变焦镜头，其特征在于：所述镜头构成的光学系统具有如下的光学指标：
焦距f′:25mm-110mm；
相对孔径F：1.0；
视场角：24.5°X19.7°~5.6°X4.5°；
分辨率：与640*512 17μm探测器摄像机适配；
光路总长∑≤190mm，光学后截距l′≥20.5mm；
适用谱线范围：8μm~12μm。
4.根据权利要求1所述非制冷长波红外可拆卸密封结构连续变焦镜头，其特征在于：所述镜头各镜片具体参数如下：
5.根据权利要求1所述非制冷长波红外可拆卸密封结构连续变焦镜头，其特征在于：在主镜筒内滑动设有变倍滑架和补偿滑架，变倍滑架内设有B片镜座，补偿滑架内设有C片镜座，主镜筒外套设有变倍凸轮，所述负透镜B安装在B片镜座上并通过B片压圈进行固定，B片镜座通过螺丝固定在变倍滑架上，变倍滑架通过变倍导钉与主镜筒和变倍凸轮连接，所述负透镜C安装在C片镜座上并通过C片压圈进行固定，C片镜座通过螺丝固定在补偿滑架上，补偿滑架通过另一变倍导钉与主镜筒和变倍凸轮连接。
6.根据权利要求5所述非制冷长波红外可拆卸密封结构连续变焦镜头，其特征在于：变倍电机固定在变倍电机架上，变倍电机架固定在主镜筒上，变倍电机输出轴上接有变倍电机齿轮，变倍电机通过变倍电机齿轮带动变倍凸轮旋转带动负透镜B和负透镜C运动，完成光学系统变焦；A片镜座采用与镜片材质热膨胀系数相当的合金材料，A片镜座和前主镜筒靠环面进行光轴定位，A片镜座和前主镜座之间装有密封圈，A片和A片镜座、A片压圈之间进行RTV胶处理。
7.根据权利要求5所述的非制冷长波红外可拆卸密封结构连续变焦镜头，其特征在于：所述变倍导钉上装有2个轴承，轴承与主镜筒和变倍凸轮槽配合，减小了槽与变倍导钉摩擦。
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Cited By (3)
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| CN110989151A (zh) * | 2020-01-03 | 2020-04-10 | 福建福光天瞳光学有限公司 | 非制冷长波红外可拆卸密封结构连续变焦镜头及其工作方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |