一种f8mm经济型固定结构式非制冷红外镜头及其工作方法与流程

本发明涉及一种f8mm经济型固定结构式非制冷红外镜头及其工作方法。

背景技术：
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随着非制冷探测器技术的不断发展和日益成熟，长波红外非制冷光学系统在军用和民用领域均得到了广泛的应用，因为红外镜头具有抗干扰性能好；晚间作用距离远；穿透烟尘、雾霾能力强；可全天候、全天时工作；具有多目标全景观察、追踪和目标识别能力及良好的抗目标隐形的能力等优点，所以对光学系统的成像质量提出了越来越高的要求。但由于红外光学材料和机械材料存在一定的热效应，工作温度的剧烈变化会对光学系统产生严重的影响，例如引起焦距变化、像面漂移、成像质量下降等。因此，为了适应不同环境温度，要求红外镜头具有一定的温度自适应能力；而且在长时间持续不断的监控左右下，更要求红外镜头具有大范围的适应不同天气气候情况等特点，因此在长时间的监测情况下还要镜头具有分辨率高、透雾性强、畸变率低，结构简便，强度可靠、稳定性强等特点。然而，市面上大多数的镜头结构复杂，加工难度和成本较高，透雾性差、分辨率低，尤其在夜间监测的时候由于环境温度基本接近，所以难以区分所监测的事物的形态。

技术实现要素：
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本发明的目的在于提供一种f8mm经济型固定结构式非制冷红外镜头及其工作方法，结构紧凑、使用方便，制作成本低廉，适宜规模化生产。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种f8mm经济型固定结构式非制冷红外镜头，包括主镜筒、设置在主镜筒内的光学系统，所述光学系统包括沿光线入射方向依次设置的负透镜A、正透镜B和正透镜C，所述负透镜A和正透镜B之间的空气间隔为12.61mm，所述正透镜B和正透镜C之间的空气间隔为10.7mm。

进一步的，所述主镜筒内开设有一用以沿光线入射方向依次卡接负透镜A、正透镜B以及正透镜C的阶梯孔，所述阶梯孔的前端设有一环形凸缘，所述环形凸缘抵住负透镜A的前端边沿，所述负透镜A与正透镜B之间经由内套设与阶梯孔内壁的第一隔圈定位，所述正透镜B与正透镜C经由内套设于阶梯孔内壁的第二隔圈定位，所述主镜筒的后端螺接有后压圈，所述后压圈的内圈抵住正透镜C的后端边沿。

进一步的，所述主镜筒的前端外侧壁紧密套设有前挡圈，所述前挡圈与主镜筒之间设有一嵌设在主镜筒外侧壁的环形密封圈。

进一步的，所述主镜筒的后端外侧壁上设有一向外延伸的环形状凸部，所述凸部与前挡圈的后端部之间横设有一Z形状的固定件，所述固定件的外侧横设有第一伸缩环，所述第一伸缩环的左右两端分别与前挡圈的后端部和固定件的右端部相顶抵；所述固定件的内侧横设有第二伸缩环，所述第二伸缩环的左右两端分别与固定件的左端部和凸部相顶抵。

进一步的，所述固定件的左端部与前挡圈的后端部之间、固定件的右端部与凸部之间分别设置有以利第一伸缩环和第二伸缩环伸缩的间隙。

进一步的，所述前挡圈的外侧设有一罩设于前挡圈、固定件、凸部以及后压圈外的外罩，所述外罩的前端内圈与前挡圈螺纹连接，所述外罩的内侧壁与凸部的右侧面之间设有一弹片。

本发明一种f8mm经济型固定结构式非制冷红外镜头的工作方法，采用上述的f8mm经济型固定结构式非制冷红外镜头，工作时，伸缩环在固定件热胀冷缩的作用下进行伸缩，伸缩环伸缩的同时推动主镜筒前后移动，通过弹片补偿主镜筒的位移变化。

与现有技术相比，本发明具有以下效果：（1）具有高的成像分辨率、高穿透性，能够捕捉细小温度变化的物体；（2）结构紧凑、使用方便，制作成本低廉，适宜规模化生产；（3）在保证结构紧凑的前提下，通过外罩与前挡圈螺接，外罩与主镜筒之间的固定件、弹片等提高了镜头耐振动、冲击的能力；（4）主镜筒采用一体化设计，具有良好的密封性能；在镜头结构设计中可以进行刚度计算，适当增加壁厚，提高固有频率，提高镜头的抗振能力，保证系统的使用要求；保证镜头的密封性能。

附图说明：

图1是本发明实施例的光学系统结构示意图；

图2是本发明实施例的镜头整体结构示意图。

图中：

1-主镜筒；2-前挡圈；3-外罩；4-弹片；5-后压圈；6-密封圈；7-第一隔圈；8-第二伸缩环；9-固定件；10-第一伸缩环；11-第二隔圈；A-负透镜A；B-正透镜B；C-正透镜C。

具体实施方式:

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。

如图1-2所示，本发明一种f8mm经济型固定结构式非制冷红外镜头，包括主镜筒1、设置在主镜筒1内的光学系统，所述光学系统包括沿光线入射方向依次设置的负透镜A、正透镜B和正透镜C，所述负透镜A和正透镜B之间的空气间隔为12.61mm，所述正透镜B和正透镜C之间的空气间隔为10.7mm。

本实施例中，由上述镜片组构成的光学系统达到了如下的技术指标：

（1）工作波段：8μm-12μm；

（2）焦距：f′=8mm；

（3）探测器：长波红外非制冷型384×288，25μm；

（4）视场角FOV：77°；

（5）相对孔径D/ f′：1/1.0；

（6）光学体积：∅48mm×33.96mm（直径×长度）；

（7）各镜片参数，如表一所示：

在表一中，曲率半径是指镜片每个表面的曲率半径，间距是指两相邻表面间的距离，举例说明：S1、S2分别是负透镜A远离与邻近正透镜B的表面，S1的间距是指S1与S2表面之间的中心间距，其它依此类推。

非球面具体面型方程如下：

Z为非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距非球面顶点的距离矢高；c=1/R，R表示镜面的近轴曲率半径；K为圆锥系数；A、B、C、D为高次非球面系数。

其中S5：c=1/R，R=33.014，k=0，A=-1.725E-005，B=6.431E-0.09，C=-2.0146E-010，D=3.3012E-013。

本实施例中，所述主镜筒1内开设有一用以沿光线入射方向依次卡接负透镜A、正透镜B以及正透镜C的阶梯孔，所述阶梯孔的前端设有一环形凸缘，所述环形凸缘抵住负透镜A的前端边沿，所述负透镜A与正透镜B之间经由内套设与阶梯孔内壁的第一隔圈7定位，负透镜A和正透镜B之间的空气间隔为12.61mm，所述正透镜B与正透镜C经由内套设于阶梯孔内壁的第二隔圈11定位，保证正透镜B和正透镜C之间的空气间隔为10.7mm，所述主镜筒1的后端螺接有后压圈5，所述后压圈5的内圈抵住正透镜C的后端边沿，以便对正透镜C的后端进行固定。

本实施例中，所述主镜筒1的前端外侧壁紧密套设有前挡圈2，所述前挡圈2与主镜筒1之间设有一嵌设在主镜筒1外侧壁的环形密封圈6，提高主镜筒1在移动过程中与前挡圈2之间的密封性。

本实施例中，所述主镜筒1的后端外侧壁上设有一向外延伸的环形状凸部，所述凸部与前挡圈2的后端部之间横设有一Z形状的固定件9，所述固定件9的外侧横设有第一伸缩环10，所述第一伸缩环10的左右两端分别与前挡圈2的后端部和固定件9的右端部相顶抵；所述固定件9的内侧横设有第二伸缩环8，所述第二伸缩环8的左右两端分别与固定件9的左端部和凸部相顶抵，通过固定件9的热胀冷缩带动第一伸缩环10和第二伸缩环8朝相反方向伸缩，从而推动主镜筒1前后移动。

本实施例中，所述固定件9的左端部与前挡圈2的后端部之间、固定件9的右端部与凸部之间分别设置有以利第一伸缩环10和第二伸缩环8伸缩的间隙。

本实施例中，所述前挡圈2的外侧设有一罩设于前挡圈2、固定件9、凸部以及后压圈5外的外罩3，所述外罩3的前端内圈与前挡圈2螺纹连接，所述外罩3的内侧壁与凸部的右侧面之间设有一弹片4，弹片4的设置用于补偿主镜筒1产生的位移变化。

本实施例中，所述外罩3的后端设有与摄像机配合连接的外螺纹。

本实施例中，在镜头的使用过程中，第一伸缩环10和第二伸缩环8配合固定件9通过热胀冷缩的原理进行伸缩，通过伸缩环长度的变化推动主镜筒1相对外罩3位移发生变化，同时通过设于凸部与外罩内侧壁上的弹片4来补偿主镜筒产生的位移变化。

本实施例中， 在结构设计中机械被动式无热化利用机械材料热特性之间的差异，通过不同特性材料的组合来消除温度的影响，在较大范围内保持像质稳定，实现温度自适应的机械无热化，使红外光学系统能够在一个较大的温度范围内保持良好的成像质量；另外固定是结构设计后截距以及调试完毕，无需二次调整，大大提高经济实用性。

本发明一种f8mm经济型固定结构式非制冷红外镜头的工作方法，采用上述的f8mm经济型固定结构式非制冷红外镜头，工作时，第一伸缩环10和第二伸缩环8在固定件9热胀冷缩的作用下进行伸缩，伸缩环伸缩的同时推动主镜筒1前后移动，通过弹片4补偿主镜筒1的位移变化。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。