一种双视场自动切换的光学镜头的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种双视场自动切换的光学镜头，包括以下部分：一直线传动机构；一固定筒：包括一沿母线开槽，前镜筒和限位环分别连接在固定筒两端；一前固定组：包括一前镜筒，该前镜筒与固定筒的前端固联，前镜筒与支撑架组件的前端固联；一调焦机构；一变倍组：一后固定组：包括一后固定筒，后固定筒位于限位环内，后固定筒上安装的限位钉沿外调焦环的内螺纹滑动，将外调焦环的旋转运动转换为后固定筒在限位环内沿光轴方向的前后运动；一透镜组；一系统控制器。该镜头采用机械补偿式的演变形式，通过系统控制器驱动第二电机带动变倍组前后移动实现两档自动变焦，能够实现近红外双视场切换，起到远距离探测的目的。
【专利说明】一种双视场自动切换的光学镜头
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种变焦镜头。该镜头采用双视场切换的形式达到宽视场捕获和窄视场跟踪的目的，应用于发现和跟踪目标。
【背景技术】
[0002]在用于对空中近程目标(作用距离45Km)探测、捕获、跟踪和测量的光电自动跟踪系统中需要使用变焦光学镜头，该光学镜头由于应用需要，既要满足远距离目标大视场范围的探测，又要满足对探测目标小视场细节分辨的能力，因此对其长焦焦距和成像质量均有较高的要求，从而使得其光学系统设计难度较大。现有变焦镜头的机械结构复杂，变焦时间长，加工装配比较难，使得生产成本高，变焦后焦距精度难于控制，不易于达到精确测量的目的，而且其复杂的结构也使得产品易在使用时受到损坏，且维护也比较困难。
【发明内容】
[0003]针对上述现有技术中存在的缺陷或不足，本实用新型的目的在于，提供一种双视场自动切换的光学镜头，该镜头采用机械补偿式的演变形式，通过电机驱动变倍组前后移动实现两档自动变焦，能够实现近红外双视场切换，起到远距离探测的目的。
[0004]为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案予以解决:
[0005]一种双视场自动切换的光学镜头，包括以下部分:
[0006]一直线传动机构:包括一支撑架组件、一滚珠丝杠、一联轴器、第二电机；所述滚珠丝杠设置在支撑架组件上，第二电机通过联轴器连接滚珠丝杠，滚珠丝杠与变倍组连接，为变倍组提供驱动力；
[0007]—固定筒:包括一沿母线开槽，前镜筒和限位环分别连接在固定筒两端；
[0008]一前固定组:包括一前镜筒，该前镜筒与固定筒的前端固联，前镜筒与支撑架组件的前端固联；
[0009]—调焦机构:包括一限位环、一外调焦环、一带减速箱的直流第一电机和一齿轮组，该限位环前端与固定筒固联，且限位环与支撑架组件后端固联；该限位环后端与后固定组限位环连接；第一电机通过齿轮组连接外调焦环；外调焦环安装在限位环的外圆柱面上，所述限位环(设有一沿圆柱母线的开槽；该第一电机通过齿轮组与外调焦环相连，第一电机驱动齿轮组旋转从而带动外调焦环旋转；
[0010]一变倍组:包括一变倍镜筒，该变倍镜筒位于固定筒内，该变倍镜筒通过连接轴与直线传动机构连接，变倍镜筒通过第二电机和滚珠丝杠的驱动，从而沿固定筒母线开槽做轴向运动；
[0011]一后固定组:包括一后固定筒，后固定筒位于限位环内，后固定筒上安装的限位钉沿外调焦环的内螺纹滑动，将外调焦环的旋转运动转换为后固定筒在限位环内沿光轴方向的前后运动；
[0012]一透镜组:前镜筒、变倍镜筒和后固定筒内分别安装有同心设置的透镜组。[0013]进一步的，所述镜头还包括一系统控制器，所述直线传动机构还包括挡板、两光电开关、两光电开关座、两微动开关和两限位块；所述挡板与微动开关挡板分别安装在变倍组下支架的两侧；两个光电开关通过光电开关座安装在支撑架组件的一侧且位于支撑架组件长度方向的两端；两个微动开关通过限位块安装在支撑架组件的另一侧且位于支撑架组件长度方向的两端；系统控制器与两光电开关、两微动开关、第一电机和第二电机分别连接。
[0014]进一步的，所述支撑架组件上还设置有两条平行于滚珠丝杠的直线圆柱导轨，两个轴承架分别通过一直线轴承安装在一直线圆柱导轨上；两个轴承架的上端分别固定在变倍组下支架的两端用于支撑变倍组下支架。
[0015]进一步的，所述直线轴承的外圆柱面与轴承架内圆柱面配合，再通过螺钉将轴承架与一轴承止动板固联，将直线轴承固定在轴承架内。
[0016]进一步的，所述前镜筒内的透镜组为由前向后依次同心的安装一正透镜、一负透镜、一双胶合透镜和一负透镜。
[0017]进一步的，所述变倍镜筒内的透镜组为由前向后依次同心安装的一正透镜、一双胶合透镜和一正透镜。
[0018]进一步的，所述双胶合透镜由两个同心粘接在一起的一正透镜和一负透镜组成。
[0019]进一步的，所述后固定筒内的透镜组为由前向后依次同心安装的一负透镜、一正透镜、一负透镜和一正透镜。
[0020]上述的双视场自动切换的光学镜头的双视场自动切换方法，包括如下步骤:
[0021]需要调焦时，启动系统控制器驱动和控制第一电机带动后固定组沿光轴方向前后移动；
[0022]需要视场切换时，启动系统控制器控制第二电机带动变倍组在固定筒内沿光轴方向加速运动，当安装在变倍组下支架一侧的挡板触发第一个光电开关，该光电开关向系统控制器发出信号，系统控制器控制第二电机带动变倍组匀速运动，当挡板触发第二个光电开关，该光电开关向系统控制器发出信号，系统控制器控制第二电机带动变倍组减速运动；当微动开关挡板触发任一微动开关，该微动开关向系统控制器发出信号，系统控制器控制第二电机停止转动。
[0023]本实用新型的光学镜头采用机械补偿的形式，通过电机驱动变倍组前后移动实现两档自动变焦，能够实现近红外双视场切换，起到远距离探测的目的；同时，采用了双胶合透镜的同心粘接在一起的正透镜和负透镜配对形式，使得正光焦度和负光焦度结合有效校正高级球差和彗差；采用双胶合透镜与一单透镜组合的形式弥补了校正高级像差的不足。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是本实用新型的双视场自动切换的光学镜头的原理框图。
[0025]图2是本实用新型的双视场自动切换的光学镜头处于短焦状态时的光学系统图。
[0026]图3是本实用新型的双视场自动切换的光学镜头处于长焦状态时的光学系统图。
[0027]图4是CXD靶面尺寸和探测到目标的空域范围关系图。
[0028]图5是长焦位置球差曲线。
[0029]图6是短焦位置球差曲线。
[0030]图7是短焦位置传递函数图。[0031]图8是长焦位置传递函数图。
[0032]图9是本实用新型的双视场自动切换的光学镜头的剖视图。
[0033]图10是本实用新型的双视场自动切换的光学镜头的三维爆炸图。
[0034]图11是本实用新型的双视场自动切换的光学镜头的俯视图。
[0035]以下结合附图和实施例对本实用新型进一步解释说明。
【具体实施方式】
[0036]本实用新型的主要思路是对变焦镜头的焦距进行确定，使变焦镜头在有雾的环境下既满足远距离目标大视场范围的探测，又满足对探测目标小视场细节分辨的能力。为了满足透雾功能，本实用新型的镜头的波段选择为790nm-910nm。焦距是光学设计的重要参数，以下根据表1所示的Johnson准则，将翼展Sm飞机作为目标，对要满足上述要求的光学镜头的焦距进行确定。
[0037]表1Johnson 准则
[0038]
【权利要求】
1.一种双视场自动切换的光学镜头，其特征在于，包括以下部分: 一直线传动机构(6):包括一支撑架组件(33)、一滚珠丝杠(44)、一联轴器(32)、第二电机(31);所述滚珠丝杠(44)设置在支撑架组件(33)上，第二电机(31)通过联轴器(32)连接滚珠丝杠(44)，滚珠丝杠(44)与变倍组(2)连接，为变倍组(2)提供驱动力； 一固定筒(11):包括一沿母线开槽，前镜筒(8)和限位环(18)分别连接在固定筒(11)两端； 一前固定组(1):包括一前镜筒(8)，该前镜筒(8)与固定筒(11)的前端固联，前镜筒(8)与支撑架组件(33)的前端固联； 一调焦机构(3):包括一限位环(18)、一外调焦环(21)、一带减速箱的直流第一电机(19)和一齿轮组(20)，该限位环(18)前端与固定筒(11)固联，且限位环(18)与支撑架组件(33)后端固联；该限位环(18)后端与后固定组限位环(22)连接；第一电机(19)通过齿轮组(20)连接外调焦环(21);外调焦环(21)安装在限位环(18)的外圆柱面上，所述限位环(18)设有一沿圆柱母线的开槽；该第一电机(19)通过齿轮组(20)与外调焦环(21)相连，第一电机(19)驱动齿轮组(20)旋转从而带动外调焦环(21)旋转； 一变倍组(2):包括一变倍镜筒(17)，该变倍镜筒(17)位于固定筒(11)内，该变倍镜筒(17)通过连接轴(13)与直线传动机构(6)连接，变倍镜筒(17)通过第二电机(31)和滚珠丝杠(44)的驱动，从而沿固定筒(11)母线开槽做轴向运动； 一后固定组(4):包括一后固定筒(30),后固定筒(30)位于限位环(18)内，后固定筒(30)上安装的限位钉沿外调焦环(21)的内螺纹滑动，将外调焦环(21)的旋转运动转换为后固定筒(30)在限位环(18)内沿光轴方向的如后运动； 一透镜组:前镜筒(8)、变倍镜筒(17)和后固定筒(30)内分别安装有同心设置的透镜组。
2.如权利要求1所述的双视场自动切换的光学镜头，其特征在于，所述镜头还包括一系统控制器(7)，所述直线传动机构(6)还包括挡板(15)、两光电开关(14)、两光电开关座(12)、两微动开关(41)和两限位块(35);所述挡板(15)与微动开关挡板(38)分别安装在变倍组下支架(37)的两侧；两个光电开关(14)通过光电开关座(12)安装在支撑架组件(33)的一侧且位于支撑架组件(33)长度方向的两端；两个微动开关(41)通过限位块(35)安装在支撑架组件(33)的另一侧且位于支撑架组件(33)长度方向的两端；系统控制器(7)与两光电开关、两微动开关、第一电机(19)和第二电机(I)分别连接。
3.如权利要求1所述的双视场自动切换的光学镜头，其特征在于，所述支撑架组件(33)上还设置有两条平行于滚珠丝杠(44)的直线圆柱导轨(43)，两个轴承架(40)分别通过一直线轴承(10)安装在一直线圆柱导轨(43)上；两个轴承架(40)的上端分别固定在变倍组下支架(37)的两端用于支撑变倍组下支架(37)。
4.如权利要求3所述的双视场自动切换的光学镜头，其特征在于，所述直线轴承(10)的外圆柱面与轴承架(40 )内圆柱面配合，再通过螺钉将轴承架(40 )与一轴承止动板(42 )固联，将直线轴承(10)固定在轴承架(40)内。
5.如权利要求1所述的双视场自动切换的光学镜头，其特征在于，所述前镜筒(8)内的透镜组为由前向后依次同心安装的一正透镜、一负透镜、一双胶合透镜和一负透镜。
6.如权利要求1所述的双视场自动切换的光学镜头，其特征在于，所述变倍镜筒(16)内的透镜组为由前向后依次同心安装的一正透镜、一双胶合透镜和一正透镜。
7.如权利要求5或6所述的双视场自动切换的光学镜头，其特征在于，所述双胶合透镜由两个同心粘接在一起的一正透镜和一负透镜组成。
8.如权利要求1所述的双视场自动切换的光学镜头，其特征在于，所述后固定筒(30)内的透镜组为由前向后依次同心安装的一负透镜、一正透镜、一负透镜和一正透镜。
【文档编号】G02B7/28GK203705717SQ201320834512
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年12月16日 优先权日:2013年12月16日
【发明者】于春玲, 杨淑娟 申请人:西安天和防务技术股份有限公司