电动调焦式非制冷红外远摄型镜头及其工作方法与流程

本发明涉及一种电动调焦式非制冷红外远摄型镜头及其工作方法。

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，长波红外非制冷光学系统在军事和民用领域均得到了广发应用。由于红外光学材料和机械材料在温度变化时会产生热形变，因此工作温度的剧烈变化会引起光学系统的焦距变化、像面飘逸、成像质量下降等影响。为了消除或降低温度变化对光学系统成像的影响，必须采用相应的补偿技术，使光学系统在一个较大的温差范围内保持焦距不变，确保成像质量的良好。

技术实现要素：

鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种电动调焦式非制冷红外远摄型镜头及其工作方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种电动调焦式非制冷红外远摄型镜头，包括镜筒、设置在主镜筒内的光学系统，所述光学系统包括沿光线自左向右入射方向依次设置的前组a、后组b，前组a镜片为正光焦度，后组b镜片为正光焦度，所述前组a为前组a，后组b为后组b，前组a和后组b之间的空气间隔为43.94~45.94mm，所述镜筒包括前主筒、后筒，前组a设置在前主筒内，前主筒内设置有用于固定前组a的前压圈，后组b设置在后筒内，后筒内设有用于固定后组b的后压圈，所述前主筒后端将后筒套设在内，后筒能相对前主筒前后移动，所述前主筒后端外部套设有转动套，转动套外周环设有凸环，凸环外周均布有齿槽，后筒外周设置有凸轮导槽，凸环前部竖直设置有凸轮导钉，凸轮导钉下端依次贯穿转动套、前主筒后伸入凸轮导槽内，所述前主筒上设置有调焦电机，调焦电机的输出轴上设置有与齿槽啮合传动的调节齿轮。

进一步的，所述调焦电机旁侧设置有电位器，电位器安装在前主筒上，电位器的轴部设置有与齿槽啮合传动的定焦齿轮。

进一步的，所述前组镜筒上设置有极限位置触点开关a、极限位置触点开关b，触点开关a、触点开关b之间设置有定位螺钉，定位螺钉设置在转动套上。

进一步的，所述后筒后端设置有转接圈，转接圈通过螺丝固定在后筒上。

一种电动调焦式非制冷红外远摄型镜头的工作方法：通过调焦电机上的调节齿轮带动转动套转动，凸轮导钉固定于后组镜筒上同时导钉沿凸轮导槽滑动，导钉带动后筒前后移动实现调焦。

进一步的，电位器在调节电压和电流的同时，输出脉冲电信号，到达预定位置时候，通过调节电压使得电位器得到电信号，从而使电位器上的定焦齿轮改变输出扭力配合电机上的齿轮转动，起到定位的作用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：结构设计简单、紧凑、合理，通过电机和电位器的配合，实现了在不同温度情况下镜片之间的空气距变化调整光学系统的成像性能以及不同物距下光学成像性能也明显提高。

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为本发明光学系统的结构示意图；

图2为本发明整体构造示意图一；

图3为图2的右视图。

图中：

a-前组a；b-后组b；c-像面；1-前主筒；2-电机组；3-凸轮导钉；4-转动套；5-转接圈；6-前压圈；7-后筒；8-后压圈；9-电位器；10-触点开关a；11-定位螺钉；12-触点开关b。

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1~2所示，一种电动调焦式非制冷红外远摄型镜头，包括镜筒、设置在主镜筒内的光学系统，所述光学系统包括沿光线自左向右入射方向依次设置的前组a、后组b，前组a镜片为正光焦度，后组b镜片为正光焦度，所述前组a为前组a，后组b为后组b，前组a和后组b之间的空气间隔为43.94~45.94mm，所述镜筒包括前主筒、后筒，前组a设置在前主筒内，前主筒内设置有用于固定前组a的前压圈，后组b设置在后筒内，后筒内设有用于固定后组b的后压圈，所述前主筒后端将后筒套设在内，后筒能相对前主筒前后移动，所述前主筒后端外部套设有转动套，转动套外周环设有凸环，凸环外周均布有齿槽，后筒外周设置有凸轮导槽，凸环前部竖直设置有凸轮导钉，凸轮导钉下端依次贯穿转动套、前主筒后伸入凸轮导槽内，所述前主筒上设置有调焦电机，调焦电机的输出轴上设置有与齿槽啮合传动的调节齿轮。

在本实施例中，为了防止调焦结束后凸环无故转动，所述调焦电机旁侧设置有电位器，用于焦距定位，电位器安装在前主筒上，电位器的轴部设置有与齿槽啮合传动的定焦齿轮。

在本实施例中，所述前组镜筒上设置有极限位置触点开关a、极限位置触点开关b，触点开关a、触点开关b之间设置有定位螺钉，定位螺钉设置在转动套上，当凸环转动到两个极限位置时，需要通过定位螺钉触碰触点开关来使电机停止工作。

在本实施例中，所述后筒后端设置有转接圈，转接圈通过螺丝固定在后筒上，所述转接圈上设计了m34x0.75-6g的螺纹牙和摄像机配合。

一种电动调焦式非制冷红外远摄型镜头的工作方法：通过调焦电机上的调节齿轮带动转动套转动，凸轮导钉固定于后组镜筒上同时导钉沿凸轮导槽滑动，导钉带动后筒前后移动实现调焦。

在本实施例中，电位器的作用是在调节电压和电流的同时，输出一种脉冲电信号，到达预定位置时候，通过调节电压（断电或改变电压大小）使得电位器得到电信号，从而使电位器上的定焦齿轮改变输出扭力配合电机上的齿轮转动，起到定位的作用（例如当电机断电时电位器接收到电信号，及时增大扭力使电机立即停止住保持在预定位置）。

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′=50mm；

2)相对孔径f：1.0；

3)视场角：2w≥16°；

4)分辨率：可与640×51217μm探测器摄像机适配；

5)光路总长∑≤68.49mm，光学后截距l′≥11.53mm；

6)适用谱线范围：8μm~12μm；

各镜片参数如下：

非球面具体面型方程如下：

z=cr^2/(1+√[1-(1+k)c^2r^2)]+a0r^2+a1r^4+a2r^6+a3r^8+a4r^10

其中：

s2中c=1/r,r=59.233,k=0,a0=0,a1=8.349e-008,a2=4.285e-011,a3=-2.035e-014；

s3中c=1/r,r=25.235,k=0,a0=0,a1=-7.565e-008,a2=1.617e-009,a3=-6.345e-011,a4=1.247e-013。

在光学设计时，对8～12μm的宽光谱范围进行像差校正和平衡，使镜头在宽光谱范围都具有优良的像质，实现了宽光谱共焦，这样镜头在中长波范围都能清晰成像；选用高折射、低色散的光学玻璃材料，通过设计和优化，校正了光学镜头的各种像差，使镜头实现高分辨率、大相对孔径、低畸变等优点；畸变较小，在1%以下，相对于旧的结构畸变有了更好的控制；在结构设计时，既保证镜头的同心度、精度和轴向位置的准确,又尽量使镜头的结构紧凑、美观；通过电机组和电位器组的配合，实现了在不同温度情况下镜片之间的空气距变化调整光学系统的成像性能以及不同物距下光学成像性能也明显提高。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的电动调焦式非制冷红外远摄型镜头及其工作方法。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。