本發(fā)明涉及一種固定式遠(yuǎn)攝型機械被動無熱化紅外鏡頭及其安裝方法，屬于鏡頭領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著非制冷探測器技術(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)在軍用和民用領(lǐng)域均得到了廣泛的應(yīng)用，因為紅外鏡頭具有抗干擾性能好；晚間作用距離遠(yuǎn)；穿透煙塵、霧霾能力強；可全天候、全天時工作；具有多目標(biāo)全景觀察、追蹤和目標(biāo)識別能力及良好的抗目標(biāo)隱形的能力等優(yōu)點，所以對光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量提出了越來越高的要求。但由于紅外光學(xué)材料和機械材料存在一定的熱效應(yīng)，工作溫度的劇烈變化會對光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，例如引起焦距變化、像面漂移、成像質(zhì)量下降等。因此，為了適應(yīng)不同環(huán)境溫度，要求紅外鏡頭具有一定的溫度自適應(yīng)能力；而且在遠(yuǎn)距離監(jiān)控下常常由于距離的問題導(dǎo)致所檢測的事物難以區(qū)分，因此在遠(yuǎn)距離監(jiān)測情況下還要鏡頭具有分辨率高透霧性強、畸變率低等特點。然而，市面上大多數(shù)的鏡頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工難度和成本較高，透霧性差、分辨率低、鏡頭結(jié)構(gòu)長度長、體積大，尤其在夜間監(jiān)測的時候由于環(huán)境溫度基本接近，所以難以區(qū)分所監(jiān)測的事物的形態(tài)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對以上不足之處，提供了一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理的固定式遠(yuǎn)攝型機械被動無熱化紅外鏡頭及其安裝方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種固定式遠(yuǎn)攝型機械被動無熱化紅外鏡頭，所述鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)中沿光線從左向右入射方向依次設(shè)有鍺窗A、正透鏡B和正透鏡C，所述鍺窗A與正透鏡B之間的空氣間隔為0.83mm，所述正透鏡B與正透鏡C之間的空氣間隔為44.97mm。

進一步的，所述鏡頭的機械結(jié)構(gòu)包括外罩，所述外罩的內(nèi)部設(shè)有前鏡筒與后鏡筒，所述前鏡筒的后端與后鏡筒的前端相互螺接，所述正透鏡B經(jīng)前壓圈安裝在前鏡筒的前端，所述正透鏡C經(jīng)后壓圈安裝在后鏡筒的后端。

進一步的，所述鍺窗A安裝在外罩的前端內(nèi)壁上，并經(jīng)外罩前端內(nèi)壁上的限位臺階進行限位。

進一步的，所述前鏡筒與外罩的內(nèi)壁之間設(shè)有前擋圈，所述前擋圈與外罩螺紋連接，所述前鏡筒、后鏡筒與外罩的內(nèi)壁之間設(shè)有可相對外罩前后移動的固定件，所述固定件的內(nèi)周側(cè)設(shè)有第一伸縮環(huán)，所述第一伸縮環(huán)的前端頂在固定件后端面、后端頂在后鏡筒端面，所述固定件的外周側(cè)設(shè)有第二伸縮環(huán)，所述第二伸縮環(huán)的后端頂在固定件前端面、前端頂在前擋圈端面，所述第二伸縮環(huán)經(jīng)固定件帶動第一伸縮環(huán)同步向后移動，所述后鏡筒的后端與外罩的后端面之間設(shè)有彈片。

進一步的，所述第一伸縮環(huán)與第二伸縮環(huán)由塑料制成，所述彈片由金屬制成。

一種固定式遠(yuǎn)攝型機械被動無熱化紅外鏡頭的安裝方法，包含以下步驟：

（1）先將正透鏡B放入前鏡筒中并旋入前壓圈，正透鏡C放入后鏡筒中并旋入后壓圈，然后在前鏡筒中依次放入前擋圈、第一伸縮環(huán)、固定件、第二伸縮環(huán)，最后后鏡筒的前端旋入前鏡筒的后端；

（2）在后鏡筒的后端放入彈片，將鏡頭整組放入外罩內(nèi)，最后在外罩上裝入鍺窗A，再點膠清潔。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

（1）具有高的成像分辨率、高穿透性，能夠捕捉細(xì)小溫度變化的物體；

（2）結(jié)構(gòu)緊湊，制作成本低廉，適宜規(guī)模化生產(chǎn)；

（3）在保證結(jié)構(gòu)緊湊的前提下，采取一系列措施，提高了鏡頭耐振動、沖擊的能力；

（4）采用前鏡筒與后鏡筒螺紋對鎖的方式，結(jié)構(gòu)簡單避免使用隔圈增加成本和鏡頭重量；

（5）在鏡頭結(jié)構(gòu)設(shè)計中可以進行剛度計算，適當(dāng)增加壁厚，提高固有頻率，提高鏡頭的抗振能力，保證系統(tǒng)的使用要求，保證鏡頭的密封性能。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明專利進一步說明。

圖1為該發(fā)明實施例的光學(xué)系統(tǒng)示意圖；

圖2為該發(fā)明實施例的機械結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：

A-鍺窗A；B-正透鏡B；C-正透鏡C；1-外罩；2-前鏡筒；3-后鏡筒；4-前壓圈；5-后壓圈；6-前擋圈；7-固定件；8-第一伸縮環(huán)；9-第二伸縮環(huán)；10-彈片；11-固定件后端面；12-固定件前端面。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進一步說明。

如圖1～2所示，一種固定式遠(yuǎn)攝型機械被動無熱化紅外鏡頭，所述鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)中沿光線從左向右入射方向依次設(shè)有鍺窗A、正透鏡B和正透鏡C，所述鍺窗A與正透鏡B之間的空氣間隔為0.83mm，所述正透鏡B與正透鏡C之間的空氣間隔為44.97mm。

在本實施例中，所述鏡頭的機械結(jié)構(gòu)包括外罩1，所述外罩的內(nèi)部設(shè)有前鏡筒2與后鏡筒3，所述前鏡筒的后端與后鏡筒的前端相互螺接，所述正透鏡B經(jīng)前壓圈4安裝在前鏡筒的前端，所述正透鏡C經(jīng)后壓圈5安裝在后鏡筒的后端。

在本實施例中，所述鍺窗A安裝在外罩的前端內(nèi)壁上，并經(jīng)外罩前端內(nèi)壁上的限位臺階進行限位，所述外罩與探測器（附圖中未畫出）螺紋連接。

在本實施例中，所述前鏡筒與外罩的內(nèi)壁之間設(shè)有前擋圈6，所述前擋圈與外罩螺紋連接，所述前鏡筒、后鏡筒與外罩的內(nèi)壁之間設(shè)有可相對外罩前后移動的固定件7，所述固定件的內(nèi)周側(cè)設(shè)有第一伸縮環(huán)8，所述第一伸縮環(huán)的前端頂在固定件后端面11、后端頂在后鏡筒端面，所述固定件的外周側(cè)設(shè)有第二伸縮環(huán)9，所述第二伸縮環(huán)的后端頂在固定件前端面12、前端頂在前擋圈端面，所述第二伸縮環(huán)經(jīng)固定件帶動第一伸縮環(huán)同步向后移動，所述后鏡筒的后端與外罩的后端面之間設(shè)有彈片10。

在本實施例中，所述第一伸縮環(huán)與第二伸縮環(huán)由塑料制成，所述彈片由金屬制成，所述第一伸縮環(huán)與第二伸縮環(huán)的膨脹系數(shù)大，所述彈片的膨脹系數(shù)小，所述彈片優(yōu)選彈簧，但不局限于此。

在本發(fā)明實施例中，利用機械材料熱特性之間的差異，通過不同特性材料的組合來消除溫度的影響，在較大范圍內(nèi)保持像質(zhì)穩(wěn)定，實現(xiàn)溫度自適應(yīng)的機械無熱化，使紅外光學(xué)系統(tǒng)能夠在一個較大的溫度范圍內(nèi)保持良好的成像質(zhì)量；當(dāng)環(huán)境溫度升高時，由于正透鏡B與正透鏡C同時發(fā)生膨脹導(dǎo)致原先的焦面向前發(fā)生偏移導(dǎo)致模糊，此時所述第二伸縮環(huán)膨脹，第二伸縮環(huán)頂住前擋圈的端部不動，后端部往后推動固定件，固定件再推動第一伸縮環(huán)，第一伸縮環(huán)也會膨脹，配合固定件的推動，使前鏡筒與后鏡筒同步壓縮彈片，使正透鏡B與正透鏡C兩者與像面之間的空氣距變小，來彌補原先向前偏移的焦面使其恢復(fù)到常溫狀態(tài)下清晰畫面。

一種固定式遠(yuǎn)攝型機械被動無熱化紅外鏡頭的安裝方法，包含以下步驟：

（1）先將正透鏡B放入前鏡筒中并旋入前壓圈，正透鏡C放入后鏡筒中并旋入后壓圈，然后在前鏡筒中依次放入前擋圈、第一伸縮環(huán)、固定件、第二伸縮環(huán)，最后后鏡筒的前端旋入前鏡筒的后端；

（2）在后鏡筒的后端放入彈片，將鏡頭整組放入外罩內(nèi)，最后在外罩上裝入鍺窗A，再點膠清潔。

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(biāo)：

（1）工作波段：8μm-12μm；

（2）焦距：f′=50mm；

（3）探測器：長波紅外非制冷型640×480，17μm；

（4）視場角：16°；

（5）相對孔徑D/ f′：1/1.0；

（6）光學(xué)體積：?70mm×65.17mm（直徑×長度）。

本發(fā)明在于克服距離、溫度對紅外鏡頭的影響，在固定式遠(yuǎn)攝型機械被動無熱化紅外鏡頭機械結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，根據(jù)不同環(huán)境情況下鏡頭的焦面的偏移量選用合適的機械結(jié)構(gòu)和伸縮環(huán)材料，讓鏡頭在-40℃~80℃的鏡頭下能夠保持良好的成像效果，實現(xiàn)溫度自適應(yīng)的機械被動無熱化。另外市面上大多數(shù)的鏡頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計較為復(fù)雜、所需的零部件較多，不僅增加了制造成本還使安裝變得復(fù)雜，人工成本大大提高，本次采用固定式設(shè)計，避免了二次調(diào)整后截距的麻煩，實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)極其輕巧，安裝簡單方便，大大降低了成本。

本發(fā)明具有無熱化穩(wěn)定性強、結(jié)構(gòu)簡單、透霧性強、遠(yuǎn)攝情況下分辨率高等特點；在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，合理運用不同材料間的熱膨脹系數(shù)的差異，進行溫度補償，實現(xiàn)溫度自適應(yīng)的機械結(jié)構(gòu)無熱化特點；可以與長波紅外非制冷型640*480，17μm探測器適配，執(zhí)行實況記錄和安防監(jiān)控任務(wù)。

上列較佳實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點進行了進一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。