一種雙視場自動(dòng)切換的光學(xué)鏡頭的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種雙視場自動(dòng)切換的光學(xué)鏡頭，包括以下部分：一直線傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；一固定筒：包括一沿母線開槽，前鏡筒和限位環(huán)分別連接在固定筒兩端；一前固定組：包括一前鏡筒，該前鏡筒與固定筒的前端固聯(lián)，前鏡筒與支撐架組件的前端固聯(lián)；一調(diào)焦機(jī)構(gòu)；一變倍組：一后固定組：包括一后固定筒，后固定筒位于限位環(huán)內(nèi)，后固定筒上安裝的限位釘沿外調(diào)焦環(huán)的內(nèi)螺紋滑動(dòng)，將外調(diào)焦環(huán)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為后固定筒在限位環(huán)內(nèi)沿光軸方向的前后運(yùn)動(dòng)；一透鏡組；一系統(tǒng)控制器。該鏡頭采用機(jī)械補(bǔ)償式的演變形式，通過系統(tǒng)控制器驅(qū)動(dòng)第二電機(jī)帶動(dòng)變倍組前后移動(dòng)實(shí)現(xiàn)兩檔自動(dòng)變焦，能夠?qū)崿F(xiàn)近紅外雙視場切換，起到遠(yuǎn)距離探測的目的。
【專利說明】一種雙視場自動(dòng)切換的光學(xué)鏡頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種變焦鏡頭。該鏡頭采用雙視場切換的形式達(dá)到寬視場捕獲和窄視場跟蹤的目的，應(yīng)用于發(fā)現(xiàn)和跟蹤目標(biāo)。
【背景技術(shù)】
[0002]在用于對(duì)空中近程目標(biāo)(作用距離45Km)探測、捕獲、跟蹤和測量的光電自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)中需要使用變焦光學(xué)鏡頭，該光學(xué)鏡頭由于應(yīng)用需要，既要滿足遠(yuǎn)距離目標(biāo)大視場范圍的探測，又要滿足對(duì)探測目標(biāo)小視場細(xì)節(jié)分辨的能力，因此對(duì)其長焦焦距和成像質(zhì)量均有較高的要求，從而使得其光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)難度較大?，F(xiàn)有變焦鏡頭的機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，變焦時(shí)間長，加工裝配比較難，使得生產(chǎn)成本高，變焦后焦距精度難于控制，不易于達(dá)到精確測量的目的，而且其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)也使得產(chǎn)品易在使用時(shí)受到損壞，且維護(hù)也比較困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷或不足，本實(shí)用新型的目的在于，提供一種雙視場自動(dòng)切換的光學(xué)鏡頭，該鏡頭采用機(jī)械補(bǔ)償式的演變形式，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)變倍組前后移動(dòng)實(shí)現(xiàn)兩檔自動(dòng)變焦，能夠?qū)崿F(xiàn)近紅外雙視場切換，起到遠(yuǎn)距離探測的目的。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案予以解決:
[0005]一種雙視場自動(dòng)切換的光學(xué)鏡頭，包括以下部分:
[0006]一直線傳動(dòng)機(jī)構(gòu):包括一支撐架組件、一滾珠絲杠、一聯(lián)軸器、第二電機(jī)；所述滾珠絲杠設(shè)置在支撐架組件上，第二電機(jī)通過聯(lián)軸器連接滾珠絲杠，滾珠絲杠與變倍組連接，為變倍組提供驅(qū)動(dòng)力；
[0007]—固定筒:包括一沿母線開槽，前鏡筒和限位環(huán)分別連接在固定筒兩端；
[0008]一前固定組:包括一前鏡筒，該前鏡筒與固定筒的前端固聯(lián)，前鏡筒與支撐架組件的前端固聯(lián)；
[0009]—調(diào)焦機(jī)構(gòu):包括一限位環(huán)、一外調(diào)焦環(huán)、一帶減速箱的直流第一電機(jī)和一齒輪組，該限位環(huán)前端與固定筒固聯(lián)，且限位環(huán)與支撐架組件后端固聯(lián)；該限位環(huán)后端與后固定組限位環(huán)連接；第一電機(jī)通過齒輪組連接外調(diào)焦環(huán)；外調(diào)焦環(huán)安裝在限位環(huán)的外圓柱面上，所述限位環(huán)(設(shè)有一沿圓柱母線的開槽；該第一電機(jī)通過齒輪組與外調(diào)焦環(huán)相連，第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪組旋轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)外調(diào)焦環(huán)旋轉(zhuǎn)；
[0010]一變倍組:包括一變倍鏡筒，該變倍鏡筒位于固定筒內(nèi)，該變倍鏡筒通過連接軸與直線傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，變倍鏡筒通過第二電機(jī)和滾珠絲杠的驅(qū)動(dòng)，從而沿固定筒母線開槽做軸向運(yùn)動(dòng)；
[0011]一后固定組:包括一后固定筒，后固定筒位于限位環(huán)內(nèi)，后固定筒上安裝的限位釘沿外調(diào)焦環(huán)的內(nèi)螺紋滑動(dòng)，將外調(diào)焦環(huán)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為后固定筒在限位環(huán)內(nèi)沿光軸方向的前后運(yùn)動(dòng)；
[0012]一透鏡組:前鏡筒、變倍鏡筒和后固定筒內(nèi)分別安裝有同心設(shè)置的透鏡組。[0013]進(jìn)一步的，所述鏡頭還包括一系統(tǒng)控制器，所述直線傳動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括擋板、兩光電開關(guān)、兩光電開關(guān)座、兩微動(dòng)開關(guān)和兩限位塊；所述擋板與微動(dòng)開關(guān)擋板分別安裝在變倍組下支架的兩側(cè)；兩個(gè)光電開關(guān)通過光電開關(guān)座安裝在支撐架組件的一側(cè)且位于支撐架組件長度方向的兩端；兩個(gè)微動(dòng)開關(guān)通過限位塊安裝在支撐架組件的另一側(cè)且位于支撐架組件長度方向的兩端；系統(tǒng)控制器與兩光電開關(guān)、兩微動(dòng)開關(guān)、第一電機(jī)和第二電機(jī)分別連接。
[0014]進(jìn)一步的，所述支撐架組件上還設(shè)置有兩條平行于滾珠絲杠的直線圓柱導(dǎo)軌，兩個(gè)軸承架分別通過一直線軸承安裝在一直線圓柱導(dǎo)軌上；兩個(gè)軸承架的上端分別固定在變倍組下支架的兩端用于支撐變倍組下支架。
[0015]進(jìn)一步的，所述直線軸承的外圓柱面與軸承架內(nèi)圓柱面配合，再通過螺釘將軸承架與一軸承止動(dòng)板固聯(lián)，將直線軸承固定在軸承架內(nèi)。
[0016]進(jìn)一步的，所述前鏡筒內(nèi)的透鏡組為由前向后依次同心的安裝一正透鏡、一負(fù)透鏡、一雙膠合透鏡和一負(fù)透鏡。
[0017]進(jìn)一步的，所述變倍鏡筒內(nèi)的透鏡組為由前向后依次同心安裝的一正透鏡、一雙膠合透鏡和一正透鏡。
[0018]進(jìn)一步的，所述雙膠合透鏡由兩個(gè)同心粘接在一起的一正透鏡和一負(fù)透鏡組成。
[0019]進(jìn)一步的，所述后固定筒內(nèi)的透鏡組為由前向后依次同心安裝的一負(fù)透鏡、一正透鏡、一負(fù)透鏡和一正透鏡。
[0020]上述的雙視場自動(dòng)切換的光學(xué)鏡頭的雙視場自動(dòng)切換方法，包括如下步驟:
[0021]需要調(diào)焦時(shí)，啟動(dòng)系統(tǒng)控制器驅(qū)動(dòng)和控制第一電機(jī)帶動(dòng)后固定組沿光軸方向前后移動(dòng)；
[0022]需要視場切換時(shí)，啟動(dòng)系統(tǒng)控制器控制第二電機(jī)帶動(dòng)變倍組在固定筒內(nèi)沿光軸方向加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)安裝在變倍組下支架一側(cè)的擋板觸發(fā)第一個(gè)光電開關(guān)，該光電開關(guān)向系統(tǒng)控制器發(fā)出信號(hào)，系統(tǒng)控制器控制第二電機(jī)帶動(dòng)變倍組勻速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)擋板觸發(fā)第二個(gè)光電開關(guān)，該光電開關(guān)向系統(tǒng)控制器發(fā)出信號(hào)，系統(tǒng)控制器控制第二電機(jī)帶動(dòng)變倍組減速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)微動(dòng)開關(guān)擋板觸發(fā)任一微動(dòng)開關(guān)，該微動(dòng)開關(guān)向系統(tǒng)控制器發(fā)出信號(hào)，系統(tǒng)控制器控制第二電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0023]本實(shí)用新型的光學(xué)鏡頭采用機(jī)械補(bǔ)償?shù)男问?，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)變倍組前后移動(dòng)實(shí)現(xiàn)兩檔自動(dòng)變焦，能夠?qū)崿F(xiàn)近紅外雙視場切換，起到遠(yuǎn)距離探測的目的；同時(shí)，采用了雙膠合透鏡的同心粘接在一起的正透鏡和負(fù)透鏡配對(duì)形式，使得正光焦度和負(fù)光焦度結(jié)合有效校正高級(jí)球差和彗差；采用雙膠合透鏡與一單透鏡組合的形式彌補(bǔ)了校正高級(jí)像差的不足。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是本實(shí)用新型的雙視場自動(dòng)切換的光學(xué)鏡頭的原理框圖。
[0025]圖2是本實(shí)用新型的雙視場自動(dòng)切換的光學(xué)鏡頭處于短焦?fàn)顟B(tài)時(shí)的光學(xué)系統(tǒng)圖。
[0026]圖3是本實(shí)用新型的雙視場自動(dòng)切換的光學(xué)鏡頭處于長焦?fàn)顟B(tài)時(shí)的光學(xué)系統(tǒng)圖。
[0027]圖4是CXD靶面尺寸和探測到目標(biāo)的空域范圍關(guān)系圖。
[0028]圖5是長焦位置球差曲線。
[0029]圖6是短焦位置球差曲線。
[0030]圖7是短焦位置傳遞函數(shù)圖。[0031]圖8是長焦位置傳遞函數(shù)圖。
[0032]圖9是本實(shí)用新型的雙視場自動(dòng)切換的光學(xué)鏡頭的剖視圖。
[0033]圖10是本實(shí)用新型的雙視場自動(dòng)切換的光學(xué)鏡頭的三維爆炸圖。
[0034]圖11是本實(shí)用新型的雙視場自動(dòng)切換的光學(xué)鏡頭的俯視圖。
[0035]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步解釋說明。
【具體實(shí)施方式】
[0036]本實(shí)用新型的主要思路是對(duì)變焦鏡頭的焦距進(jìn)行確定，使變焦鏡頭在有霧的環(huán)境下既滿足遠(yuǎn)距離目標(biāo)大視場范圍的探測，又滿足對(duì)探測目標(biāo)小視場細(xì)節(jié)分辨的能力。為了滿足透霧功能，本實(shí)用新型的鏡頭的波段選擇為790nm-910nm。焦距是光學(xué)設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，以下根據(jù)表1所示的Johnson準(zhǔn)則，將翼展Sm飛機(jī)作為目標(biāo)，對(duì)要滿足上述要求的光學(xué)鏡頭的焦距進(jìn)行確定。
[0037]表1Johnson 準(zhǔn)則
[0038]
【權(quán)利要求】
1.一種雙視場自動(dòng)切換的光學(xué)鏡頭，其特征在于，包括以下部分: 一直線傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(6):包括一支撐架組件(33)、一滾珠絲杠(44)、一聯(lián)軸器(32)、第二電機(jī)(31);所述滾珠絲杠(44)設(shè)置在支撐架組件(33)上，第二電機(jī)(31)通過聯(lián)軸器(32)連接滾珠絲杠(44)，滾珠絲杠(44)與變倍組(2)連接，為變倍組(2)提供驅(qū)動(dòng)力； 一固定筒(11):包括一沿母線開槽，前鏡筒(8)和限位環(huán)(18)分別連接在固定筒(11)兩端； 一前固定組(1):包括一前鏡筒(8)，該前鏡筒(8)與固定筒(11)的前端固聯(lián)，前鏡筒(8)與支撐架組件(33)的前端固聯(lián)； 一調(diào)焦機(jī)構(gòu)(3):包括一限位環(huán)(18)、一外調(diào)焦環(huán)(21)、一帶減速箱的直流第一電機(jī)(19)和一齒輪組(20)，該限位環(huán)(18)前端與固定筒(11)固聯(lián)，且限位環(huán)(18)與支撐架組件(33)后端固聯(lián)；該限位環(huán)(18)后端與后固定組限位環(huán)(22)連接；第一電機(jī)(19)通過齒輪組(20)連接外調(diào)焦環(huán)(21);外調(diào)焦環(huán)(21)安裝在限位環(huán)(18)的外圓柱面上，所述限位環(huán)(18)設(shè)有一沿圓柱母線的開槽；該第一電機(jī)(19)通過齒輪組(20)與外調(diào)焦環(huán)(21)相連，第一電機(jī)(19)驅(qū)動(dòng)齒輪組(20)旋轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)外調(diào)焦環(huán)(21)旋轉(zhuǎn)； 一變倍組(2):包括一變倍鏡筒(17)，該變倍鏡筒(17)位于固定筒(11)內(nèi)，該變倍鏡筒(17)通過連接軸(13)與直線傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(6)連接，變倍鏡筒(17)通過第二電機(jī)(31)和滾珠絲杠(44)的驅(qū)動(dòng)，從而沿固定筒(11)母線開槽做軸向運(yùn)動(dòng)； 一后固定組(4):包括一后固定筒(30),后固定筒(30)位于限位環(huán)(18)內(nèi)，后固定筒(30)上安裝的限位釘沿外調(diào)焦環(huán)(21)的內(nèi)螺紋滑動(dòng)，將外調(diào)焦環(huán)(21)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為后固定筒(30)在限位環(huán)(18)內(nèi)沿光軸方向的如后運(yùn)動(dòng)； 一透鏡組:前鏡筒(8)、變倍鏡筒(17)和后固定筒(30)內(nèi)分別安裝有同心設(shè)置的透鏡組。
2.如權(quán)利要求1所述的雙視場自動(dòng)切換的光學(xué)鏡頭，其特征在于，所述鏡頭還包括一系統(tǒng)控制器(7)，所述直線傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(6)還包括擋板(15)、兩光電開關(guān)(14)、兩光電開關(guān)座(12)、兩微動(dòng)開關(guān)(41)和兩限位塊(35);所述擋板(15)與微動(dòng)開關(guān)擋板(38)分別安裝在變倍組下支架(37)的兩側(cè)；兩個(gè)光電開關(guān)(14)通過光電開關(guān)座(12)安裝在支撐架組件(33)的一側(cè)且位于支撐架組件(33)長度方向的兩端；兩個(gè)微動(dòng)開關(guān)(41)通過限位塊(35)安裝在支撐架組件(33)的另一側(cè)且位于支撐架組件(33)長度方向的兩端；系統(tǒng)控制器(7)與兩光電開關(guān)、兩微動(dòng)開關(guān)、第一電機(jī)(19)和第二電機(jī)(I)分別連接。
3.如權(quán)利要求1所述的雙視場自動(dòng)切換的光學(xué)鏡頭，其特征在于，所述支撐架組件(33)上還設(shè)置有兩條平行于滾珠絲杠(44)的直線圓柱導(dǎo)軌(43)，兩個(gè)軸承架(40)分別通過一直線軸承(10)安裝在一直線圓柱導(dǎo)軌(43)上；兩個(gè)軸承架(40)的上端分別固定在變倍組下支架(37)的兩端用于支撐變倍組下支架(37)。
4.如權(quán)利要求3所述的雙視場自動(dòng)切換的光學(xué)鏡頭，其特征在于，所述直線軸承(10)的外圓柱面與軸承架(40 )內(nèi)圓柱面配合，再通過螺釘將軸承架(40 )與一軸承止動(dòng)板(42 )固聯(lián)，將直線軸承(10)固定在軸承架(40)內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1所述的雙視場自動(dòng)切換的光學(xué)鏡頭，其特征在于，所述前鏡筒(8)內(nèi)的透鏡組為由前向后依次同心安裝的一正透鏡、一負(fù)透鏡、一雙膠合透鏡和一負(fù)透鏡。
6.如權(quán)利要求1所述的雙視場自動(dòng)切換的光學(xué)鏡頭，其特征在于，所述變倍鏡筒(16)內(nèi)的透鏡組為由前向后依次同心安裝的一正透鏡、一雙膠合透鏡和一正透鏡。
7.如權(quán)利要求5或6所述的雙視場自動(dòng)切換的光學(xué)鏡頭，其特征在于，所述雙膠合透鏡由兩個(gè)同心粘接在一起的一正透鏡和一負(fù)透鏡組成。
8.如權(quán)利要求1所述的雙視場自動(dòng)切換的光學(xué)鏡頭，其特征在于，所述后固定筒(30)內(nèi)的透鏡組為由前向后依次同心安裝的一負(fù)透鏡、一正透鏡、一負(fù)透鏡和一正透鏡。
【文檔編號(hào)】G02B7/28GK203705717SQ201320834512
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月16日
【發(fā)明者】于春玲, 楊淑娟 申請(qǐng)人:西安天和防務(wù)技術(shù)股份有限公司