本發(fā)明涉及一種電動調(diào)焦式非制冷紅外遠攝型鏡頭及其工作方法。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展、非制冷探測器技術(shù)的不斷發(fā)展和日益成熟，長波紅外非制冷光學(xué)系統(tǒng)在軍事和民用領(lǐng)域均得到了廣發(fā)應(yīng)用。由于紅外光學(xué)材料和機械材料在溫度變化時會產(chǎn)生熱形變，因此工作溫度的劇烈變化會引起光學(xué)系統(tǒng)的焦距變化、像面飄逸、成像質(zhì)量下降等影響。為了消除或降低溫度變化對光學(xué)系統(tǒng)成像的影響，必須采用相應(yīng)的補償技術(shù)，使光學(xué)系統(tǒng)在一個較大的溫差范圍內(nèi)保持焦距不變，確保成像質(zhì)量的良好。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種電動調(diào)焦式非制冷紅外遠攝型鏡頭及其工作方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種電動調(diào)焦式非制冷紅外遠攝型鏡頭，包括鏡筒、設(shè)置在主鏡筒內(nèi)的光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)包括沿光線自左向右入射方向依次設(shè)置的前組a、后組b，前組a鏡片為正光焦度，后組b鏡片為正光焦度，所述前組a為前組a，后組b為后組b，前組a和后組b之間的空氣間隔為43.94~45.94mm，所述鏡筒包括前主筒、后筒，前組a設(shè)置在前主筒內(nèi)，前主筒內(nèi)設(shè)置有用于固定前組a的前壓圈，后組b設(shè)置在后筒內(nèi)，后筒內(nèi)設(shè)有用于固定后組b的后壓圈，所述前主筒后端將后筒套設(shè)在內(nèi)，后筒能相對前主筒前后移動，所述前主筒后端外部套設(shè)有轉(zhuǎn)動套，轉(zhuǎn)動套外周環(huán)設(shè)有凸環(huán)，凸環(huán)外周均布有齒槽，后筒外周設(shè)置有凸輪導(dǎo)槽，凸環(huán)前部豎直設(shè)置有凸輪導(dǎo)釘，凸輪導(dǎo)釘下端依次貫穿轉(zhuǎn)動套、前主筒后伸入凸輪導(dǎo)槽內(nèi)，所述前主筒上設(shè)置有調(diào)焦電機，調(diào)焦電機的輸出軸上設(shè)置有與齒槽嚙合傳動的調(diào)節(jié)齒輪。

進一步的，所述調(diào)焦電機旁側(cè)設(shè)置有電位器，電位器安裝在前主筒上，電位器的軸部設(shè)置有與齒槽嚙合傳動的定焦齒輪。

進一步的，所述前組鏡筒上設(shè)置有極限位置觸點開關(guān)a、極限位置觸點開關(guān)b，觸點開關(guān)a、觸點開關(guān)b之間設(shè)置有定位螺釘，定位螺釘設(shè)置在轉(zhuǎn)動套上。

進一步的，所述后筒后端設(shè)置有轉(zhuǎn)接圈，轉(zhuǎn)接圈通過螺絲固定在后筒上。

一種電動調(diào)焦式非制冷紅外遠攝型鏡頭的工作方法：通過調(diào)焦電機上的調(diào)節(jié)齒輪帶動轉(zhuǎn)動套轉(zhuǎn)動，凸輪導(dǎo)釘固定于后組鏡筒上同時導(dǎo)釘沿凸輪導(dǎo)槽滑動，導(dǎo)釘帶動后筒前后移動實現(xiàn)調(diào)焦。

進一步的，電位器在調(diào)節(jié)電壓和電流的同時，輸出脈沖電信號，到達預(yù)定位置時候，通過調(diào)節(jié)電壓使得電位器得到電信號，從而使電位器上的定焦齒輪改變輸出扭力配合電機上的齒輪轉(zhuǎn)動，起到定位的作用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、緊湊、合理，通過電機和電位器的配合，實現(xiàn)了在不同溫度情況下鏡片之間的空氣距變化調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)的成像性能以及不同物距下光學(xué)成像性能也明顯提高。

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步詳細的說明。

附圖說明

圖1為本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明整體構(gòu)造示意圖一；

圖3為圖2的右視圖。

圖中：

a-前組a；b-后組b；c-像面；1-前主筒；2-電機組；3-凸輪導(dǎo)釘；4-轉(zhuǎn)動套；5-轉(zhuǎn)接圈；6-前壓圈；7-后筒；8-后壓圈；9-電位器；10-觸點開關(guān)a；11-定位螺釘；12-觸點開關(guān)b。

具體實施方式

為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖，作詳細說明如下。

如圖1~2所示，一種電動調(diào)焦式非制冷紅外遠攝型鏡頭，包括鏡筒、設(shè)置在主鏡筒內(nèi)的光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)包括沿光線自左向右入射方向依次設(shè)置的前組a、后組b，前組a鏡片為正光焦度，后組b鏡片為正光焦度，所述前組a為前組a，后組b為后組b，前組a和后組b之間的空氣間隔為43.94~45.94mm，所述鏡筒包括前主筒、后筒，前組a設(shè)置在前主筒內(nèi)，前主筒內(nèi)設(shè)置有用于固定前組a的前壓圈，后組b設(shè)置在后筒內(nèi)，后筒內(nèi)設(shè)有用于固定后組b的后壓圈，所述前主筒后端將后筒套設(shè)在內(nèi)，后筒能相對前主筒前后移動，所述前主筒后端外部套設(shè)有轉(zhuǎn)動套，轉(zhuǎn)動套外周環(huán)設(shè)有凸環(huán)，凸環(huán)外周均布有齒槽，后筒外周設(shè)置有凸輪導(dǎo)槽，凸環(huán)前部豎直設(shè)置有凸輪導(dǎo)釘，凸輪導(dǎo)釘下端依次貫穿轉(zhuǎn)動套、前主筒后伸入凸輪導(dǎo)槽內(nèi)，所述前主筒上設(shè)置有調(diào)焦電機，調(diào)焦電機的輸出軸上設(shè)置有與齒槽嚙合傳動的調(diào)節(jié)齒輪。

在本實施例中，為了防止調(diào)焦結(jié)束后凸環(huán)無故轉(zhuǎn)動，所述調(diào)焦電機旁側(cè)設(shè)置有電位器，用于焦距定位，電位器安裝在前主筒上，電位器的軸部設(shè)置有與齒槽嚙合傳動的定焦齒輪。

在本實施例中，所述前組鏡筒上設(shè)置有極限位置觸點開關(guān)a、極限位置觸點開關(guān)b，觸點開關(guān)a、觸點開關(guān)b之間設(shè)置有定位螺釘，定位螺釘設(shè)置在轉(zhuǎn)動套上，當(dāng)凸環(huán)轉(zhuǎn)動到兩個極限位置時，需要通過定位螺釘觸碰觸點開關(guān)來使電機停止工作。

在本實施例中，所述后筒后端設(shè)置有轉(zhuǎn)接圈，轉(zhuǎn)接圈通過螺絲固定在后筒上，所述轉(zhuǎn)接圈上設(shè)計了m34x0.75-6g的螺紋牙和攝像機配合。

一種電動調(diào)焦式非制冷紅外遠攝型鏡頭的工作方法：通過調(diào)焦電機上的調(diào)節(jié)齒輪帶動轉(zhuǎn)動套轉(zhuǎn)動，凸輪導(dǎo)釘固定于后組鏡筒上同時導(dǎo)釘沿凸輪導(dǎo)槽滑動，導(dǎo)釘帶動后筒前后移動實現(xiàn)調(diào)焦。

在本實施例中，電位器的作用是在調(diào)節(jié)電壓和電流的同時，輸出一種脈沖電信號，到達預(yù)定位置時候，通過調(diào)節(jié)電壓（斷電或改變電壓大小）使得電位器得到電信號，從而使電位器上的定焦齒輪改變輸出扭力配合電機上的齒輪轉(zhuǎn)動，起到定位的作用（例如當(dāng)電機斷電時電位器接收到電信號，及時增大扭力使電機立即停止住保持在預(yù)定位置）。

在本實施例中，由上述鏡片組構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)達到了如下的光學(xué)指標：

1)焦距：f′=50mm；

2)相對孔徑f：1.0；

3)視場角：2w≥16°；

4)分辨率：可與640×51217μm探測器攝像機適配；

5)光路總長∑≤68.49mm，光學(xué)后截距l(xiāng)′≥11.53mm；

6)適用譜線范圍：8μm~12μm；

各鏡片參數(shù)如下：

非球面具體面型方程如下：

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。

在光學(xué)設(shè)計時，對8～12μm的寬光譜范圍進行像差校正和平衡，使鏡頭在寬光譜范圍都具有優(yōu)良的像質(zhì)，實現(xiàn)了寬光譜共焦，這樣鏡頭在中長波范圍都能清晰成像；選用高折射、低色散的光學(xué)玻璃材料，通過設(shè)計和優(yōu)化，校正了光學(xué)鏡頭的各種像差，使鏡頭實現(xiàn)高分辨率、大相對孔徑、低畸變等優(yōu)點；畸變較小，在1%以下，相對于舊的結(jié)構(gòu)畸變有了更好的控制；在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，既保證鏡頭的同心度、精度和軸向位置的準確,又盡量使鏡頭的結(jié)構(gòu)緊湊、美觀；通過電機組和電位器組的配合，實現(xiàn)了在不同溫度情況下鏡片之間的空氣距變化調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)的成像性能以及不同物距下光學(xué)成像性能也明顯提高。

本發(fā)明不局限于上述最佳實施方式，任何人在本發(fā)明的啟示下都可以得出其他各種形式的電動調(diào)焦式非制冷紅外遠攝型鏡頭及其工作方法。凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。