本發(fā)明屬于紅外連續(xù)變焦補償技術領域，尤其涉及一種長波紅外連續(xù)變焦在線式快速補償裝置及方法。

背景技術：

紅外連續(xù)變焦鏡頭是一種能夠在一定焦距范圍內(nèi)隨意改變焦距，且能夠在整個變焦過程中保持所成圖像高質清晰且動作連貫的光學儀器。

紅外連續(xù)變焦鏡頭根據(jù)其全天候觀測特性將被越來越多的應用于軍事打擊、安防監(jiān)控、刑偵緝私、森林防火、醫(yī)療診斷、野生動物科研等領域。

現(xiàn)行的紅外連續(xù)變焦鏡頭通常采用5片式光學結構，包括前固定透鏡、變焦透鏡、補償透鏡、后固定透鏡和調(diào)焦透鏡，采用調(diào)整調(diào)焦透鏡與探測器像面位置之間的距離來修正環(huán)境溫度變化等因素導致焦面漂移的現(xiàn)象。普遍存在的共性缺陷為長焦或短焦位置聚焦清晰后，變倍過程會出現(xiàn)程度不一的離焦現(xiàn)象，需在變倍過程結束后啟用自動聚焦功能修正像面漂移問題，現(xiàn)行市面上紅外連續(xù)變焦鏡頭的自動聚焦過程耗時通常較長。

現(xiàn)階段紅外連續(xù)變焦鏡頭裝調(diào)均通過一系列復雜的測量、修切、配研，以消除光學透鏡和結構零件在加工過程中留下的誤差，最終修正紅外光學系統(tǒng)像面離焦的問題，使得紅外鏡頭在整個變焦過程中畫面清晰連貫，不丟失觀察目標。

現(xiàn)有技術存在的不足：整個裝配過程中需反復進行測量、修切、裝校等工作，要求裝配人員預估要調(diào)整的零件部位及調(diào)整量，且必須完成所有裝配工步后才能檢測圖像是否清晰，無法實現(xiàn)在線式檢測裝調(diào)；紅外透鏡本身價值較高，重復裝拆鏡頭有可能對光學透鏡造成損傷，存在一定風險。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種長波紅外連續(xù)變焦在線式快速補償裝調(diào)裝置及方法，本發(fā)明解決了紅外連續(xù)變焦鏡頭變焦過程出現(xiàn)離焦現(xiàn)象的問題，提高了高精度連續(xù)變焦鏡頭的裝調(diào)效率，降低了裝調(diào)成本，避免裝校過程重復裝拆帶來的鏡片損傷的風險。

本發(fā)明的技術方案如下：一種長波紅外連續(xù)變焦在線式快速補償裝調(diào)裝置，其特征在于，所述裝調(diào)裝置包括組成一個相對獨立系統(tǒng)的紅外連續(xù)變焦鏡頭105，與紅外連續(xù)變焦鏡頭105連接的調(diào)整裝置106以及與調(diào)整裝置106連接的探測器107；

所述調(diào)整裝置106包括調(diào)整手輪208、調(diào)整鎖緊圈209、調(diào)整彈性機構210、位移調(diào)整機構和調(diào)整內(nèi)筒212，其中，

調(diào)整鎖緊圈209用以固定已調(diào)整好的調(diào)整內(nèi)筒212；

調(diào)整彈性機構210位于調(diào)整內(nèi)筒212前端用以消除反向間隙；

調(diào)整手輪208通過位移調(diào)整機構來控制調(diào)整內(nèi)筒212移動；調(diào)整內(nèi)筒212與探測器107相連，從而實現(xiàn)驅動探測器107沿光軸方向前/后移動。

所述調(diào)整裝置106采用凸輪槽調(diào)節(jié)、螺紋調(diào)節(jié)或的形式驅動探測器107沿光軸方向前/后移動；

進一步地，所述位移調(diào)整機構為調(diào)整導釘(211)，調(diào)整導釘(211)連接調(diào)整內(nèi)筒(212)和調(diào)整手輪(208)；調(diào)整手輪(208)、調(diào)整導釘(211)和調(diào)整內(nèi)筒(212)構成凸輪槽形式，通過控制調(diào)整手輪(208)來控制調(diào)整內(nèi)筒(212)，從而實現(xiàn)驅動探測器(107)沿光軸方向前/后移動。

進一步地，所述位移調(diào)整機構為螺紋,所述調(diào)整內(nèi)筒212上有螺紋，與調(diào)整手輪208上的螺紋配合實現(xiàn)驅動探測器107沿光軸方向前/后移動。

進一步地，所述位移調(diào)整機構為螺旋槽,所述調(diào)整內(nèi)筒212上的螺旋槽，與調(diào)整手輪208上的螺旋槽配合實現(xiàn)驅動探測器107沿光軸方向前/后移動。

所述調(diào)整彈性機構10可以包括Z型圈或彈簧圈。

所述紅外連續(xù)變焦鏡頭105包括前固定透鏡201、變焦透鏡202、補償透鏡203、后固定透鏡204、調(diào)焦透鏡205、變焦電機206和調(diào)焦電機207；所述調(diào)整裝置106連接于紅外連續(xù)變焦鏡頭105末端。

所述補償裝調(diào)裝置還包括反射式紅外平行光管101、反射鏡102、黑體103、靶標104、控制電路108和顯示器109，其中，所述長波紅外連續(xù)變焦鏡頭105位于反射式紅外平行光管101后方，調(diào)整裝置106連接在長波紅外連續(xù)變焦鏡頭105后方，探測器107連接在調(diào)整裝置106的后方，反射鏡102位于紅外鏡頭105右前方，靶標104位于紅外鏡頭左前方，黑體103位于靶標104后方，控制電路108用于驅動變焦/調(diào)焦動作以及讀取并記錄各個焦距的位置信息，顯示器109用于觀察紅外鏡頭和探測器實時輸出的圖像。

所述控制電路分別與變焦電機206、調(diào)焦電機207連接。

本發(fā)明還提供一種長波紅外連續(xù)變焦在線式快速補償?shù)难b調(diào)方法，所述裝調(diào)方法包括以下步驟：

步驟(1)將初步裝調(diào)完成的連續(xù)變焦鏡頭置于裝調(diào)平臺中，對齊光路后通過反射式平行光管101觀察反射鏡102中黑體103透過靶標104形成的圖像，利用控制電路108驅動變焦電機帶動變焦透鏡將鏡頭調(diào)節(jié)至長焦極限位置，再驅動調(diào)焦電機帶動調(diào)焦透鏡使靶標圖像清晰呈現(xiàn)在顯示器109上，通過控制電路108讀出并記錄該位置的信息與調(diào)焦量L1，驅動變焦電機帶動變焦透鏡將鏡頭調(diào)節(jié)至短焦極限位置，再次驅動調(diào)焦電機帶動調(diào)焦透鏡完成聚焦，讀取該位置信息與調(diào)焦量L2，求解|L1-L2|得到離焦量，將離焦量代入ZEMAX或者CODEⅤ光學軟件計算得出需要補償焦面漂移量的數(shù)值；

步驟(2)轉動所述子系統(tǒng)的調(diào)整手輪208，驅動非制冷探測器107沿光軸方向前或后移動至對應步驟(1)所述補償焦面漂移量的位置，制緊調(diào)整鎖緊圈209以保證像面位置不再發(fā)生位移，調(diào)整彈性機構210提供預緊力以消除反向間隙；

步驟(3)再次進行變焦，觀察整個變焦過程靶標清晰程度，若仍存在模糊現(xiàn)象，則松開調(diào)整鎖緊圈209，重復微調(diào)像面位置直至變焦過程全程清晰為止。

本發(fā)明的原理如下：由于零件加工帶來的誤差無法避免，加之非制冷探測器焦平面封裝位置公差較大(約為±0.2mm)，系統(tǒng)累計誤差難以得到控制。本發(fā)明將非制冷長波紅外連續(xù)變焦鏡頭、調(diào)整裝置以及紅外探測器構成相對獨立的子系統(tǒng)，而且調(diào)整裝置106能夠帶動探測器107沿著光軸向前/后運動，為在線補充提供硬件基礎，本發(fā)明根據(jù)測試得出的短焦位置與長焦位置之間的離焦量，利用軟件計算出焦面位置補償理論值，通過調(diào)節(jié)調(diào)整裝置106驅動非制冷紅外探測器沿光軸方向前后移動，到達理論位置后在裝調(diào)平臺上再次進行變焦步驟，觀察靶標圖像在變焦過程中是否保持全程清晰，若需要可實時對調(diào)整裝置106進行微調(diào)，確保光學系統(tǒng)焦面能夠正確落在紅外探測器成像面上，得以實現(xiàn)在線式紅外連續(xù)變焦鏡頭的快速裝校，具有高效、低風險的特點，解決了紅外連續(xù)變焦鏡頭變焦過程出現(xiàn)離焦現(xiàn)象的問題，提高了高精度連續(xù)變焦鏡頭的裝調(diào)效率。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明解決了紅外連續(xù)變焦鏡頭變焦過程出現(xiàn)離焦現(xiàn)象的問題，提高了高精度連續(xù)變焦鏡頭的裝調(diào)效率，降低了裝調(diào)成本，避免裝校過程重復裝拆帶來的鏡片損傷的風險，尤其適用于于大變倍比、大相對孔徑、高精度非制冷長波紅外連續(xù)變焦鏡頭的裝調(diào)。

附圖說明

圖1為非制冷紅外連續(xù)變焦鏡頭裝調(diào)測試平臺組成示意圖；

圖2為連續(xù)變焦鏡頭子系統(tǒng)構成示意圖；

圖3為鏡頭、調(diào)整裝置和探測器連接關系圖；

圖4為焦面漂移示意圖；虛線是漂移位置實線是實際位置；

圖5為焦面漂移示意圖；虛線是漂移位置實線是實際位置；

圖中標記：101-反射式紅外平行光管，102-反射鏡，103-黑體，104-靶標，105-紅外連續(xù)變焦鏡頭，106-調(diào)整裝置，107-探測器，108-控制電路，109-顯示器，21-位移調(diào)整機構，201-前固定透鏡，202-變焦透鏡，203-補償透鏡，204-后固定透鏡，205-調(diào)焦透鏡，206-變焦電機，207-調(diào)焦電機，208-調(diào)整手輪，209-調(diào)整鎖緊圈，210-調(diào)整彈性機構，211-調(diào)整導釘，212-調(diào)整內(nèi)筒。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明的技術方案做進一步詳細說明，但不局限于以下技術方案。

實施例1

如圖1所示，所述補充裝置包括反射式紅外平行光管101、反射鏡102、黑體103、靶標104，長波紅外連續(xù)變焦鏡頭105、調(diào)整裝置106、探測器107、控制電路108和顯示器109，其中，所述長波紅外連續(xù)變焦鏡頭105位于反射式紅外平行光管101后方，調(diào)整裝置106連接在長波紅外連續(xù)變焦鏡頭105后方，探測器107連接在調(diào)整裝置106的后方，反射鏡102位于紅外鏡頭105右前方，靶標104位于紅外鏡頭左前方，黑體103位于靶標104后方，控制電路108用于驅動變焦/調(diào)焦動作以及讀取并記錄各個焦距的位置信息，顯示器109用于觀察紅外鏡頭和探測器實時輸出的圖像；所述長波紅外連續(xù)變焦鏡頭105、調(diào)整裝置106和非制冷紅外探測器107組成一個相對獨立的子系統(tǒng)。

調(diào)整裝置106采用但不僅局限于凸輪槽的形式(如螺紋、螺旋槽等)驅動探測器沿光軸方向前/后移動，用于修正系統(tǒng)誤差帶來的焦面位置漂移量。

長波紅外連續(xù)變焦鏡頭105包括前固定透鏡201、變焦透鏡202、補償透鏡203、后固定透鏡204、調(diào)焦透鏡205、變焦電機206和調(diào)焦電機207；所述控制電路108分別與變焦電機206、調(diào)焦電機207連接。

紅外連續(xù)變焦鏡頭105末端設有軸向直槽，調(diào)整裝置106中調(diào)整內(nèi)筒212設有凸輪槽，通過調(diào)整導釘連接調(diào)整裝置106和紅外連續(xù)變焦鏡頭105。

見圖2，本實施例中調(diào)整裝置106包括調(diào)整手輪208、調(diào)整鎖緊圈209、調(diào)整彈性機構210、位移調(diào)整機構和調(diào)整內(nèi)筒212，其中，

調(diào)整鎖緊圈209用以固定已調(diào)整好的調(diào)整內(nèi)筒212；

調(diào)整彈性機構210位于調(diào)整內(nèi)筒212前端用以消除反向間隙；所述調(diào)整彈性機構10包括Z型圈或彈簧圈。

本實施例中位移調(diào)整機構為調(diào)整導釘211，調(diào)整導釘211連接調(diào)整內(nèi)筒212和調(diào)整手輪208；利用凸輪槽形式，通過控制手輪來控制調(diào)整內(nèi)筒212實現(xiàn)驅動探測器107沿光軸方向前/后移動。

實施例2

見圖3，位移調(diào)整機構21為螺紋，調(diào)整內(nèi)筒212上有螺紋，與調(diào)整手輪208上的螺紋配合實現(xiàn)驅動探測器107沿光軸方向前/后移動。

紅外連續(xù)變焦鏡頭105末端設有徑向槽，調(diào)整手輪208上有螺孔，通過螺釘與紅外連續(xù)變焦鏡頭105連接，螺釘末端位于徑向槽中，調(diào)整手輪208移動時螺釘在徑向槽中移動。

實施例3

見圖3，所述位移調(diào)整機構21為螺旋槽,所述調(diào)整內(nèi)筒212上的螺旋槽，與調(diào)整手輪208上的螺旋槽配合實現(xiàn)驅動探測器107沿光軸方向前/后移動。

紅外連續(xù)變焦鏡頭105末端設有徑向槽，調(diào)整手輪208上有螺孔，通過螺釘與紅外連續(xù)變焦鏡頭105連接，螺釘末端位于徑向槽中，調(diào)整手輪208移動時螺釘在徑向槽中移動。

實施例4

本發(fā)明一種長波紅外連續(xù)變焦在線式快速補償?shù)难b調(diào)方法，所述裝調(diào)方法包括以下步驟：

步驟(1)將初步裝調(diào)完成的連續(xù)變焦鏡頭置于裝調(diào)平臺中，對齊光路后通過反射式平行光管101觀察反射鏡102中黑體103透過靶標104形成的圖像，利用控制電路108驅動變焦電機帶動變焦透鏡將鏡頭調(diào)節(jié)至長焦極限位置，再驅動調(diào)焦電機帶動調(diào)焦透鏡使靶標圖像清晰呈現(xiàn)在顯示器109上，通過控制電路108讀出并記錄該位置的信息與調(diào)焦量L1，驅動變焦電機帶動變焦透鏡將鏡頭調(diào)節(jié)至短焦極限位置，再次驅動調(diào)焦電機帶動調(diào)焦透鏡完成聚焦，讀取該位置信息與調(diào)焦量L2，見圖4和圖5，求解|L1-L2|得到離焦量，將離焦量代入ZEMAX或者CODEⅤ光學軟件計算得出需要補償焦面漂移量的數(shù)值；

步驟(2)轉動所述子系統(tǒng)的調(diào)整手輪208，帶動非制冷探測器107沿光軸方向前或后移動至對應步驟(1)所述補償焦面漂移量的位置，制緊調(diào)整鎖緊圈209以保證像面位置不再發(fā)生位移，調(diào)整彈性機構210提供預緊力以消除反向間隙；

步驟(3)再次進行變焦，觀察整個變焦過程靶標清晰程度，若仍存在模糊現(xiàn)象，則松開調(diào)整鎖緊圈209，重復微調(diào)像面位置直至變焦過程全程清晰為止。