一种固定式远摄型机械被动无热化红外镜头的制作方法

本实用新型涉及一种固定式远摄型机械被动无热化红外镜头，属于镜头领域。

背景技术：

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；而且在远距离监控下常常由于距离的问题导致所检测的事物难以区分，因此在远距离监测情况下还要镜头具有分辨率高透雾性强、畸变率低等特点。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、镜头结构长度长、体积大，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：

本实用新型的目的是针对以上不足之处，提供了一种结构设计合理的固定式远摄型机械被动无热化红外镜头。

本实用新型的技术方案是，一种固定式远摄型机械被动无热化红外镜头，所述镜头的光学系统中沿光线从左向右入射方向依次设有锗窗A、正透镜B和正透镜C，所述锗窗A与正透镜B之间的空气间隔为0.83mm，所述正透镜B与正透镜C之间的空气间隔为44.97mm。

进一步的，所述镜头的机械结构包括外罩，所述外罩的内部设有前镜筒与后镜筒，所述前镜筒的后端与后镜筒的前端相互螺接，所述正透镜B经前压圈安装在前镜筒的前端，所述正透镜C经后压圈安装在后镜筒的后端。

进一步的，所述锗窗A安装在外罩的前端内壁上，并经外罩前端内壁上的限位台阶进行限位。

进一步的，所述前镜筒与外罩的内壁之间设有前挡圈，所述前挡圈与外罩螺纹连接，所述前镜筒、后镜筒与外罩的内壁之间设有可相对外罩前后移动的固定件，所述固定件的内周侧设有第一伸缩环，所述第一伸缩环的前端顶在固定件后端面、后端顶在后镜筒端面，所述固定件的外周侧设有第二伸缩环，所述第二伸缩环的后端顶在固定件前端面、前端顶在前挡圈端面，所述第二伸缩环经固定件带动第一伸缩环同步向后移动，所述后镜筒的后端与外罩的后端面之间设有弹片。

进一步的，所述第一伸缩环与第二伸缩环由塑料制成，所述弹片由金属制成。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

（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，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，采取一系列措施，提高了镜头耐振动、冲击的能力；

（4）采用前镜筒与后镜筒螺纹对锁的方式，结构简单避免使用隔圈增加成本和镜头重量；

（5）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

下面结合附图对本实用新型专利进一步说明。

图1为该实用新型实施例的光学系统示意图；

图2为该实用新型实施例的机械结构示意图；

图中：

A-锗窗A；B-正透镜B；C-正透镜C；1-外罩；2-前镜筒；3-后镜筒；4-前压圈；5-后压圈；6-前挡圈；7-固定件；8-第一伸缩环；9-第二伸缩环；10-弹片；11-固定件后端面；12-固定件前端面。

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1～2所示，一种固定式远摄型机械被动无热化红外镜头，所述镜头的光学系统中沿光线从左向右入射方向依次设有锗窗A、正透镜B和正透镜C，所述锗窗A与正透镜B之间的空气间隔为0.83mm，所述正透镜B与正透镜C之间的空气间隔为44.97mm。

在本实施例中，所述镜头的机械结构包括外罩1，所述外罩的内部设有前镜筒2与后镜筒3，所述前镜筒的后端与后镜筒的前端相互螺接，所述正透镜B经前压圈4安装在前镜筒的前端，所述正透镜C经后压圈5安装在后镜筒的后端。

在本实施例中，所述锗窗A安装在外罩的前端内壁上，并经外罩前端内壁上的限位台阶进行限位，所述外罩与探测器（附图中未画出）螺纹连接。

在本实施例中，所述前镜筒与外罩的内壁之间设有前挡圈6，所述前挡圈与外罩螺纹连接，所述前镜筒、后镜筒与外罩的内壁之间设有可相对外罩前后移动的固定件7，所述固定件的内周侧设有第一伸缩环8，所述第一伸缩环的前端顶在固定件后端面11、后端顶在后镜筒端面，所述固定件的外周侧设有第二伸缩环9，所述第二伸缩环的后端顶在固定件前端面12、前端顶在前挡圈端面，所述第二伸缩环经固定件带动第一伸缩环同步向后移动，所述后镜筒的后端与外罩的后端面之间设有弹片10。

在本实施例中，所述第一伸缩环与第二伸缩环由塑料制成，所述弹片由金属制成，所述第一伸缩环与第二伸缩环的膨胀系数大，所述弹片的膨胀系数小，所述弹片优选弹簧，但不局限于此。

在本实用新型实施例中，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；当环境温度升高时，由于正透镜B与正透镜C同时发生膨胀导致原先的焦面向前发生偏移导致模糊，此时所述第二伸缩环膨胀，第二伸缩环顶住前挡圈的端部不动，后端部往后推动固定件，固定件再推动第一伸缩环，第一伸缩环也会膨胀，配合固定件的推动，使前镜筒与后镜筒同步压缩弹片，使正透镜B与正透镜C两者与像面之间的空气距变小，来弥补原先向前偏移的焦面使其恢复到常温状态下清晰画面。

一种固定式远摄型机械被动无热化红外镜头的安装方法，包含以下步骤：

（1）先将正透镜B放入前镜筒中并旋入前压圈，正透镜C放入后镜筒中并旋入后压圈，然后在前镜筒中依次放入前挡圈、第一伸缩环、固定件、第二伸缩环，最后后镜筒的前端旋入前镜筒的后端；

（2）在后镜筒的后端放入弹片，将镜头整组放入外罩内，最后在外罩上装入锗窗A，再点胶清洁。

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）工作波段：8μm-12μm；

（2）焦距：f′=50mm；

（3）探测器：长波红外非制冷型640×480，17μm；

（4）视场角：16°；

（5）相对孔径D/ f′：1/1.0；

（6）光学体积：∅70mm×65.17mm（直径×长度）。

本实用新型在于克服距离、温度对红外镜头的影响，在固定式远摄型机械被动无热化红外镜头机械结构设计过程中，根据不同环境情况下镜头的焦面的偏移量选用合适的机械结构和伸缩环材料，让镜头在-40℃~80℃的镜头下能够保持良好的成像效果，实现温度自适应的机械被动无热化。另外市面上大多数的镜头的结构设计较为复杂、所需的零部件较多，不仅增加了制造成本还使安装变得复杂，人工成本大大提高，本次采用固定式设计，避免了二次调整后截距的麻烦，实现了结构极其轻巧，安装简单方便，大大降低了成本。

本实用新型具有无热化稳定性强、结构简单、透雾性强、远摄情况下分辨率高等特点；在结构设计中，合理运用不同材料间的热膨胀系数的差异，进行温度补偿，实现温度自适应的机械结构无热化特点；可以与长波红外非制冷型640*480，17μm探测器适配，执行实况记录和安防监控任务。

上列较佳实施例，对本实用新型的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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。