CN218068454U - 自由曲面镜结构及具有其的红外夜视仪 - Google Patents

Abstract

本申请涉及自由曲面镜结构及具有其的红外夜视仪，包括：目镜主体，目镜主体包括第一曲面、第二曲面、第三曲面及安装侧面，第一曲面为目侧，且第一曲面为为凹面，第二曲面为凸面，且此面为反射面，位于第一曲面的内凹侧，第二曲面的凸出侧方向与第一曲面的内凹侧方向相同，且第二曲面的底部连接至第一曲面的底部，第三曲面为凸面，位于第一曲面的内凹侧，第三曲面的凸出侧方向与第一曲面的内凹侧方向相同，第三曲面的一侧连接至第一曲面的顶部，另一侧连接至第二曲面的顶部，安装侧面分别位于第一曲面的两侧，安装侧面连接第一曲面、第二曲面以及第三曲面的侧面边缘。相较于多片光学玻璃透镜结构，具有结构简单，易于大批量生产且成本低，生产周期短等优势。

Description

自由曲面镜结构及具有其的红外夜视仪

技术领域

本申请涉及红外夜视色彩成像技术领域，尤其涉及一种自由曲面镜结构及具有其的红外夜视仪。

背景技术

随着科技发展和我国对夜间作战能力的要求，出现了能够取代传统单兵夜视仪的装备。这就是战场综合视觉增强系统。这种划时代的系统可以让士兵将武器光学瞄准镜的影像投射到头盔护目镜上，还可以获得终端用户设备的显示信息。此系统拥有强大的网络信息战能力，士兵可以使用通过安全的网络，用护目镜显示其他成员的位置信息，此系统允许单兵同班、排、连甚至与指挥部共享数据，战场共享网络还能够为单兵提供云共享服务。战场综合视觉增强系统整合了夜视功能，能够在夜间快速地对目标识别、定位，极大地提高夜间态势感知。

传统红外夜视仪的结构常采用为目镜+红外模组+镜头的机构。其中目镜为多片光学玻璃透镜+镜筒+目镜套结构组成，或以多片光学棱镜+镜筒+目镜套组成。

但是此种传统结构的红外夜视仪，结构复杂，透镜及棱镜均为玻璃冷加工工艺+镀膜工艺，价格昂贵，生产周期长。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提出了一种自由曲面镜结构，适用于安装在所述镜架上，包括目镜主体；所述目镜主体包括第一曲面、第二曲面、第三曲面及安装侧面；其中，所述第一曲面为目侧，且所述第一曲面为为凹面；所述第二曲面为凸面，且此面为反射面，位于所述第一曲面的内凹侧，所述第二曲面的凸出侧方向与所述第一曲面的内凹侧方向相同，且所述第二曲面的底部连接至所述第一曲面的底部；所述第三曲面为凸面，位于所述第一曲面的内凹侧，所述第三曲面的凸出侧方向与所述第一曲面的内凹侧方向相同，且所述第三曲面的一侧连接至所述第一曲面的顶部，另一侧连接至所述第二曲面的顶部；所述安装侧面分别位于所述第一曲面的两侧，且所述安装侧面连接所述第一曲面、所述第二曲面以及所述第三曲面的侧面边缘。

在一种可能的实现方式中，所述第一曲面的曲率半径在[130mm，150mm] 内。

在一种可能的实现方式中，所述第二曲面的曲率半径在[50mm，70mm] 内。

在一种可能的实现方式中，所述第三曲面的曲率半径在[25mm，50mm] 内。

在一种可能的实现方式中，所述第二曲面的表面上贴附有反射膜，且反射膜外涂覆有保护层。

在一种可能的实现方式中，所述第三曲面与所述安装侧面的连接处均开设有定位槽；所述安装侧面位于所述定位槽位置向外设置有卡接件。

在一种可能的实现方式中，所述目镜主体的材质为光学树脂材质。

另一方面，本申请提出了一种红外夜视仪，包括镜架、上述任一可能实现方式中所述的自由曲面镜结构、红外模组、红外镜头以及显示模组；所述镜架为双目镜架，所述镜架的目侧间隔开设有两个目镜安装槽，用以与人的双眼相适配，所述双目镜架的物侧与目侧相对设置，且安装有红外镜头安装槽；所述自由曲面镜结构的数量为两个，并列安装在所述目镜安装槽内；所述红外镜头的一端为物侧，安装至所述红外镜头安装槽内，另一端与所述红外模组连接；所述显示模组与所述自由曲面镜结构在所述镜架的同侧设置，所述显示模组与所述红外模组通过排线通讯连接，且所述显示模组与所述自由曲面镜结构之间光路连通。

在一种可能的实现方式中，所述镜架的材质为镁铝合金材质。

在一种可能的实现方式中，所述红外模组与所述红外镜头法兰连接。

本申请的有益效果：通过在目镜三个表面设计不同的自由曲面表面形态，具体为：在第一曲面为凹面、第二曲面为凸面以及第三曲面为凸面的设计，解决了可见光波段的色散和成像畸变问题；相较于传统式的多片光学玻璃透镜结构，具有结构简单，易于大批量生产且成本低，生产周期短等优势，不仅如此，该单目镜结构相较于多片光学玻璃透镜，体积更小、克重小，提高了本申请的红外夜视仪内部的空间利用率，并在单兵作战装备中降低本申请的红外夜视仪整体的重量、体积。进一步的，相较于多光学组件与物理结构的装配校准，单目镜结构的红外夜视仪内的物理结构由于其部件数量少的优势，本领域实施人员的校准更加便捷，去除了冗余、繁琐的校准工作。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本申请的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本申请的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本申请的原理。

图1示出本申请实施例的目镜主体其中一个角度的立体结构示意图；

图2示出本申请实施例的目镜主体另一个角度的立体结构示意图；

图3示出本申请实施例的具有自由曲面经结构的夜视仪的部分拆解图；

图4示出本申请实施例的红外模组与红外镜头的装配示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本申请的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

其中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请或简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本申请，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本申请同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本申请的主旨。

图1示出本申请实施例的目镜主体其中一个角度的立体结构示意图；图2 示出本申请实施例的目镜主体另一个角度的立体结构示意图；图3示出本申请实施例的具有自由曲面经结构的夜视仪的部分拆解图；图4示出本申请实施例的红外模组与红外镜头的装配示意图。

如图1-图4所示，该自由曲面镜结构，适用于安装在镜架20上，包括：目镜主体，目镜主体包括第一曲面11、第二曲面12、第三曲面13及安装侧面 14，其中，第一曲面11为目侧，且第一曲面11为为凹面，第二曲面12为凸面，且此面为反射面，位于第一曲面11的内凹侧，第二曲面12的凸出侧方向与第一曲面11的内凹侧方向相同，且第二曲面12的底部连接至第一曲面11的底部，第三曲面13为凸面，位于第一曲面11的内凹侧，第三曲面13的凸出侧方向与第一曲面11的内凹侧方向相同，且第三曲面13的一侧连接至第一曲面11的顶部，另一侧连接至第二曲面12的顶部，安装侧面14分别位于第一曲面11的两侧，且安装侧面14连接第一曲面11、第二曲面12以及第三曲面13的侧面边缘。

在此实施例中，通过在目镜三个表面设计不同的自由曲面表面形态，具体为：在第一曲面11为凹面、第二曲面12为凸面以及第三曲面13为凸面的设计，解决了可见光波段的色散和成像畸变问题；相较于传统式的多片光学玻璃透镜结构，具有结构简单，易于大批量生产且成本低，生产周期短等优势，不仅如此，该单目镜结构相较于多片光学玻璃透镜，体积更小、克重小，提高了本申请的红外夜视仪内部的空间利用率，并在单兵作战装备中降低本申请的红外夜视仪整体的重量、体积。

进一步的，相较于多光学组件与物理结构的装配校准，单目镜结构的红外夜视仪内的物理结构由于其部件数量少的优势，本领域实施人员的校准更加便捷，去除了冗余、繁琐的校准工作。

需要特别强调的是，本申请中所述的目侧方向为朝向人眼方向的一侧，物侧方向为朝向所看物一侧的方向，两个侧面为图1、图2中安装侧面14所朝方向，顶面为图3中镜架20朝上的一侧。

在其中一个具体实施例中，第一曲面11的曲率半径在[130mm，150mm] 内。

在其中一个具体实施例中，第二曲面12的曲率半径在[50mm，70mm]内。

在其中一个具体实施例中，第三曲面13的曲率半径在[25mm，50mm]内。

在其中一个具体实施例中，第二曲面12的表面上贴附有反射膜，且反射膜外涂覆有保护层。

在其中一个具体实施例中，第三曲面13与安装侧面14的连接处均开设有定位槽15，安装侧面14位于定位槽15位置向外设置有卡接件16。

在其中一个具体实施例中，目镜主体的材质为光学树脂材质。

另一方面，本申请还提出了一种红外夜视仪，包括镜架20、上述任一实施例中所述的自由曲面镜结构、红外模组30、红外镜头40以及显示模组，镜架20为双目镜架20，镜架20的目侧间隔开设有两个目镜安装槽，用以与人的双眼相适配，双目镜架20的物侧与目侧相对设置，且安装有红外镜头40安装槽；自由曲面镜结构的数量为两个，并列安装在目镜安装槽内；红外镜头40 的一端为物侧，安装至红外镜头40安装槽内，另一端与红外模组30连接；显示模组与自由曲面镜结构在镜架20的同侧设置，显示模组与红外模组30通过排线通讯连接，且显示模组与自由曲面镜结构之间光路连通。

在此实施例中，镜架20上具有近人眼的目侧，以及近观察物体的物侧，为便于描述，朝向物侧一端为红外夜视仪前侧，朝向目侧一端为红外夜视仪后侧；目镜主体水平固定在双目镜架20上，且置于双目镜架20的目侧，红外模组30、红外镜头40与显示模组位于镜架20的物侧，且红外镜头40的大径端固定安装在镜架20的物侧，小径端与红外模组30相连接，显示模组安装在自由曲面镜结构的前侧，显示模组与红外模组30通过排线通信连接，具体排线等结构可以直接采用现有技术实现，故在本文中不做赘述，显示模组与自由曲面镜的之间连通光路。

更具体的，显示模组包括微型显示器与显示器驱动，微型显示器与自由曲面镜之间连通有光路，通常为微型显示器关于两个自由曲面镜对称设置，即微型显示器位于两自由曲面镜的中线位置上。显示器驱动安装在微型显示器的旁侧，二者通过插接件插接固定，显示器驱动与红外模组30通过排线通讯连接，显示器驱动再将相应的视频信号输出至微型显示器的屏幕上。需要指出的是，本申请主要是对自由曲面镜结构做出修改，显示模组部分可直接进行采购、采用现有技术，故在本申请的图片中，显示模组并未示出，仅需确保在该镜架20上安装本申请的自由曲面镜结构后，能够通过光路看到微型显示器上输出的画面即可，故对于显示模组部分在本申请中不做过多赘述。

在其中一个具体实施例中，镜架20的材质为镁铝合金材质。

在其中一个具体实施例中，红外模组30与红外镜头40法兰连接。

在此实施例中，红外模组30和红外镜头40通过法兰环与螺丝固定，微显驱动与红外模组30通过连线实现二者之间通信连接。

综上，本申请的带有自由曲面镜的红外夜视仪，凭借成本低，尺寸小，重量轻的特性，能够在单兵手持热像仪、单兵VR头盔等上灵活使用。

以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种自由曲面镜结构，适用于安装在红外夜视仪的镜架上，其特征在于，包括目镜主体；

所述目镜主体包括第一曲面、第二曲面、第三曲面及安装侧面；

其中，所述第一曲面为目侧，且所述第一曲面为为凹面；

所述第二曲面为凸面，且此面为反射面，位于所述第一曲面的内凹侧，所述第二曲面的凸出侧方向与所述第一曲面的内凹侧方向相同，且所述第二曲面的底部连接至所述第一曲面的底部；

所述第三曲面为凸面，位于所述第一曲面的内凹侧，所述第三曲面的凸出侧方向与所述第一曲面的内凹侧方向相同，且所述第三曲面的一侧连接至所述第一曲面的顶部，另一侧连接至所述第二曲面的顶部；

所述安装侧面分别位于所述第一曲面的两侧，且所述安装侧面连接所述第一曲面、所述第二曲面以及所述第三曲面的侧面边缘。

2.根据权利要求1所述的自由曲面镜结构，其特征在于，所述第一曲面的曲率半径在[130mm，150mm]内。

3.根据权利要求1所述的自由曲面镜结构，其特征在于，所述第二曲面的曲率半径在[50mm，70mm]内。

4.根据权利要求1所述的自由曲面镜结构，其特征在于，所述第三曲面的曲率半径在[25mm，50mm]内。

5.根据权利要求1所述的自由曲面镜结构，其特征在于，所述第二曲面的表面上贴附有反射膜，且反射膜外涂覆有保护层。

6.根据权利要求1所述的自由曲面镜结构，其特征在于，所述第三曲面与所述安装侧面的连接处均开设有定位槽；

所述安装侧面位于所述定位槽位置向外设置有卡接件。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的自由曲面镜结构，其特征在于，所述目镜主体的材质为光学树脂材质。

8.一种红外夜视仪，其特征在于，包括镜架、权利要求1-7任意一项所述的自由曲面镜结构、红外模组、红外镜头以及显示模组；

所述镜架为双目镜架，所述镜架的目侧间隔开设有两个目镜安装槽，用以与人的双眼相适配，所述双目镜架的物侧与目侧相对设置，且安装有红外镜头安装槽；

所述自由曲面镜结构的数量为两个，并列安装在所述目镜安装槽内；

所述红外镜头的一端为物侧，安装至所述红外镜头安装槽内，另一端与所述红外模组连接；

所述显示模组与所述自由曲面镜结构在所述镜架的同侧设置，所述显示模组与所述红外模组通过排线通讯连接，且所述显示模组与所述自由曲面镜结构之间光路连通。

9.根据权利要求8所述的红外夜视仪，其特征在于，所述双目镜架的材质为镁铝合金材质。

10.根据权利要求8所述的红外夜视仪，其特征在于，所述红外模组与所述红外镜头法兰连接。

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