本發(fā)明涉及一種非制冷遠(yuǎn)紅外機械被動無熱化安防鏡頭及其使用方法。

背景技術(shù)：

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；另外，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，因此也需要鏡頭具有結(jié)構(gòu)簡便易加工性，而且市面上的多數(shù)鏡頭都難以根據(jù)不同物距輕松、快捷的調(diào)節(jié)后截距。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明對上述問題進(jìn)行了改進(jìn)，即本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是市面上大多數(shù)克服熱效應(yīng)的鏡頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工難度和成本較高。

本發(fā)明的具體實施方案是：.一種非制冷遠(yuǎn)紅外機械被動無熱化安防鏡頭，包括鏡頭本體及鏡頭本體內(nèi)沿光線從左向右入射方向依次設(shè)的正月牙鏡片A、負(fù)月牙鏡片B以及正月牙鏡片C，所述正月牙鏡片A與負(fù)月牙B之間的空氣距離為0.47mm，所述負(fù)月牙鏡片B與正月牙鏡片C之間的空氣距離為11.53mm。

進(jìn)一步的，所述鏡頭本體包括前鏡筒及后鏡筒，所述前鏡筒后側(cè)，所述正月牙鏡片A安裝在前鏡筒內(nèi)，前鏡筒內(nèi)設(shè)有用于壓緊正月牙鏡片A的前壓圈，所述負(fù)月牙鏡片B、正月牙鏡片C次第置于后鏡筒內(nèi)，后鏡筒內(nèi)設(shè)有用于隔開負(fù)月牙鏡片B、正月牙鏡片C的隔圈，所述正月牙鏡片C后側(cè)設(shè)有與后鏡筒固定連接的后壓圈，以保證負(fù)月牙鏡片B及正月牙鏡片C的緊壓。

進(jìn)一步的，所述前鏡筒與后鏡筒外套設(shè)有套筒，所述套筒外套設(shè)有外罩，所述套筒與外罩螺紋連接，所述外罩外表面設(shè)有連接螺紋。

進(jìn)一步的，所述前鏡筒后側(cè)端具有向外側(cè)凸起的臺面，所述前鏡筒外周與套筒之間中部留有間隙，所述間隙內(nèi)設(shè)有一端頂于臺面另一端抵頂于套筒的彈性件，所述前鏡筒后側(cè)端經(jīng)一彈片與后鏡筒彈性連接，所述前鏡筒與套筒滑動配合，所述后鏡筒與套筒經(jīng)螺紋連接。

進(jìn)一步的，所述前鏡筒與套筒之間、套筒與外罩之間均設(shè)置有O型密封圈。

進(jìn)一步的，所述伸縮環(huán)由塑料或橡膠制成，所述彈片材料為金屬。

進(jìn)一步的，所述外罩外設(shè)有貫穿外罩伸入套筒內(nèi)用于鎖緊外罩的緊定螺釘，所述套筒中部還設(shè)有以供緊定螺釘伸入的槽道。

進(jìn)一步的，所述隔圈一端抵頂于負(fù)月牙鏡片B后側(cè)端，另一端具有與正月牙鏡片C相配合的環(huán)形槽。

本發(fā)明還涉及一種非制冷遠(yuǎn)紅外機械被動無熱化安防鏡頭使用方法，其特征在于：包括上述的一種非制冷遠(yuǎn)紅外機械被動無熱化安防鏡頭，具體步驟如下：

（1）將正月牙鏡片A安裝在前鏡筒內(nèi)，將所述負(fù)月牙鏡片B以及正月牙鏡片C安裝在后鏡筒內(nèi)，將所述前鏡筒與后鏡筒安裝在套筒內(nèi)連接形成一個整體，將所述套筒與外罩螺紋連接，將外罩與探測器螺紋連接；

（2）手動旋轉(zhuǎn)所述套筒，使得所述前鏡筒與后鏡筒安裝在套筒內(nèi)連接形成的一個整體相對于外罩與探測器發(fā)生位移，實現(xiàn)后截距的調(diào)整；

（3）當(dāng)環(huán)境溫度升高時，由于正月牙鏡片A、負(fù)月牙鏡片B以及正月牙鏡片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，此時所述彈性件膨脹推動前鏡筒壓縮彈片使正月牙鏡片C與負(fù)月牙鏡片B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。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

（1）本發(fā)明可進(jìn)行手動調(diào)節(jié)焦距使成像更簡便輕松；

（2）本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，體積小，適合小型化的非制冷紅外光學(xué)系統(tǒng)使用；

（3）本發(fā)明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；

（4）本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，制作成本低廉，適宜規(guī)?；a(chǎn)；

（5）本發(fā)明在保證結(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；

（6）本發(fā)明合理分配光機焦度實現(xiàn)溫度大范圍的無熱化；

（7）本發(fā)明雙鏡筒帶密封圈設(shè)計具有良好的密封性能；在鏡頭結(jié)構(gòu)設(shè)計中可以進(jìn)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

圖1為本發(fā)明實施例的光路構(gòu)造示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例的機械構(gòu)造示意圖。

圖3為本發(fā)明實施例各鏡片參數(shù)表。

圖中：A-正月牙鏡片A，B-負(fù)月牙鏡片B，C-正月牙鏡片C；D-像面，1-套筒，2-密封圈1，3-緊定螺釘，4-外罩，5-后鏡筒，6-后壓圈，7-密封圈2，8-前壓圈，9-前鏡筒，10-伸縮環(huán)，11-彈片，12-隔圈。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

如圖1～3所示，非制冷遠(yuǎn)紅外機械被動無熱化安防鏡頭，包括沿光線從左向右入射方向依次設(shè)的正月牙鏡片A、負(fù)月牙鏡片B以及正月牙鏡片C，所述正月牙鏡片A與負(fù)月牙鏡片B之間的空氣距離為0.47mm，所述負(fù)月牙鏡片B與正月牙鏡片C之間的空氣距離為11.53mm。

鏡頭本體包括前鏡筒9及后鏡筒，所述前鏡筒9后側(cè)，所述正月牙鏡片A安裝在前鏡筒9內(nèi)，前鏡筒9內(nèi)設(shè)有用于壓緊正月牙鏡片A的前壓圈8，所述負(fù)月牙鏡片B、正月牙鏡片C依據(jù)前后順序依次置于后鏡筒內(nèi)，后鏡筒5內(nèi)設(shè)有用于隔開負(fù)月牙鏡片B、正月牙鏡片C的隔圈12，所述正月牙鏡片C后側(cè)設(shè)有與后鏡筒5固定連接的后壓圈6，以保證負(fù)月牙鏡片B及正月牙鏡片C的緊壓。

在本實施例中，所述前鏡筒9與后鏡筒5外套設(shè)有套筒1，所述套筒1外套設(shè)有外罩4，所述套筒1與外罩4螺紋連接，所述外罩4外表面設(shè)有用于與探測器（附圖中未畫出）連接的連接螺紋。

在本實施例中，所述前鏡筒9后側(cè)端具有向外側(cè)凸起的臺面，所述前鏡筒9外周與套筒1之間中部留有間隙，所述間隙內(nèi)設(shè)有一端頂于臺面另一端抵頂于套筒1的彈性件，本實施例中彈性件為由塑料制成的伸縮環(huán)11，所述前鏡筒9后側(cè)端經(jīng)一彈片11與后鏡筒5彈性連接，所述前鏡筒9與套筒1滑動配合，所述后鏡筒5與套筒1經(jīng)螺紋連接。

在本實施例中，為了保證密封，所述前鏡筒9與套筒1之間、套筒1與外罩4之間均設(shè)置有O型密封圈。在本實施例中，伸縮環(huán)11由塑料或橡膠制成，所述彈片11材料為金屬。

在本實施例中，外罩4外設(shè)有貫穿外罩4伸入套筒1內(nèi)用于鎖緊外罩4的緊定螺釘3，所述套筒1中部還設(shè)有以供緊定螺釘3伸入的槽道。

在本發(fā)明實施例中，所述隔圈12一端抵頂于負(fù)月牙鏡片B后側(cè)端，另一端具有與正月牙鏡片C相配合的環(huán)形槽。

在本發(fā)明實施例中，當(dāng)環(huán)境溫度升高時，由于正月牙鏡片A、負(fù)月牙鏡片B以及正月牙鏡片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，此時所述伸縮環(huán)膨脹推動前鏡筒9壓縮彈片使正月牙鏡片C與負(fù)月牙鏡片B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。

在本發(fā)明實施例中，所述伸縮環(huán)由塑料制成，所述彈片由金屬制成，所述伸縮環(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。

本發(fā)明的工作方法如下：

（1）將所述正月牙鏡片A安裝在前鏡筒9內(nèi)，將所述負(fù)月牙鏡片B以及正月牙鏡片C安裝在后鏡筒5內(nèi)，將所述前鏡筒9與后鏡筒5安裝在套筒1內(nèi)連接形成一個整體，將所述套筒1與外罩4螺紋連接，將外罩4與探測器螺紋連接；

（2）手動旋轉(zhuǎn)所述套筒1，使得所述前鏡筒9與后鏡筒5安裝在套筒1內(nèi)連接形成的一個整體相對于外罩4與探測器發(fā)生位移，實現(xiàn)后截距的調(diào)整。

在本發(fā)明實施例中，由上述鏡片組構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)達(dá)到了如下的技術(shù)指標(biāo)：

（1）工作波段：8μm-12μm；

（2）焦距：f′=20mm；

（3）探測器：長波紅外非制冷型384×288，17μm；

（4）視場角FOV：23°；

（5）相對孔徑D/ f′：1/1.0；

（6）光學(xué)體積：?44mm×30.2mm（直徑×長度）。

(7)各鏡片參數(shù)如圖3的表所示：

表中“S1、S2、S3..”表示圖1中由左至右各個透鏡表面的序號，“間距”表示該表面到下一個表面的距離，如S1為正月牙鏡片A的遠(yuǎn)離負(fù)月牙鏡片B，S2為正月牙鏡片A臨近負(fù)月牙鏡片B的表面。如S1所對應(yīng)的間距3.33mm，表示S1至S2的距離。

本發(fā)明的目的在于克服手動調(diào)節(jié)后截距難以及溫度對紅外鏡頭的影響，在f20mm無熱化鏡頭的光機結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，合理分配光焦度，在不同溫度下光學(xué)材料發(fā)生熱脹冷縮，使得鏡片曲率發(fā)生變化像面漂移，機械被動式無熱化利用光學(xué)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；另外市面是大多數(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，本次設(shè)計采用套筒1一體化設(shè)計，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)明具有緊湊型無熱化結(jié)構(gòu)設(shè)計、手動可調(diào)焦距式和高透過率等特點；在結(jié)構(gòu)和光學(xué)設(shè)計中，合理分配光焦度，實現(xiàn)溫度自適應(yīng)的機械無熱化特點，可以與長波紅外非制冷型384×288，17μm探測器適配，執(zhí)行實況記錄和安防監(jiān)控任務(wù)；手動可調(diào)焦式更為日常執(zhí)行安防任務(wù)提高無盡的方便。

同時，上述本發(fā)明如果公開或涉及了互相固定連接的零部件或結(jié)構(gòu)件，那么，除另有聲明外，固定連接可以理解為：能夠拆卸地固定連接( 例如使用螺栓或螺釘連接)，也可以理解為：不可拆卸的固定連接(例如鉚接、焊接)，當(dāng)然，互相固定連接也可以為一體式結(jié)構(gòu)( 例如使用鑄造工藝一體成形制造出來) 所取代(明顯無法采用一體成形工藝除外)。

另外，上述本發(fā)明公開的任一技術(shù)方案中所應(yīng)用的用于表示位置關(guān)系或形狀的術(shù)語除另有聲明外其含義包括與其近似、類似或接近的狀態(tài)或形狀，本發(fā)明所闡述的前后方位關(guān)系指的是由沿光線進(jìn)入端為前，光線發(fā)出端為后。

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手動可調(diào)節(jié)式無熱化紅外定焦鏡頭。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。