本發(fā)明涉及一種便捷式長波紅外測溫鏡頭及其工作方法，屬于光學(xué)鏡頭裝置技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

紅外測溫技術(shù)作為非接觸式測溫技術(shù)，它與傳統(tǒng)測溫技術(shù)相比有很多優(yōu)點(diǎn)，首先，它的測量不干擾測溫場，不影響溫度分布，準(zhǔn)確度和精度上較高；其次，紅外測溫測試速度快，且能實(shí)時(shí)觀測，測量優(yōu)勢大；再次，紅外測溫可近可遠(yuǎn)，并且可以夜間作業(yè)，適應(yīng)性強(qiáng)；最后，紅外測溫的范圍廣，理論上無測試上限。這就使得紅外測溫技術(shù)電力工業(yè)、航天航空、質(zhì)量檢測、冶金等領(lǐng)域均得到了廣范應(yīng)用，紅外測溫鏡頭就應(yīng)運(yùn)而生。由于紅外光學(xué)材料和機(jī)械材料在溫度變化時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱形變，因此工作溫度的劇烈變化會(huì)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。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種低畸變、具備大相對孔徑的便捷式長波紅外測溫鏡頭及其工作方法，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，可靠性高。

本發(fā)明采用以下方案實(shí)現(xiàn)：一種便捷式長波紅外測溫鏡頭，所述鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)中沿光線入射方向依次設(shè)置有負(fù)月牙形透鏡A、正月牙形透鏡B以及正月牙形透鏡C；所述負(fù)月牙形透鏡和正月牙形透鏡B之間的空氣間隔為22mm，所述正月牙形透鏡B和正月牙形透鏡C之間的空氣間隔為4mm。

進(jìn)一步的，所述鏡頭的機(jī)械結(jié)構(gòu)包括主鏡筒，主鏡筒中套裝有與主鏡筒滑動(dòng)配合的鏡座，所述負(fù)月牙形透鏡A、正月牙形透鏡B以及正月牙形透鏡C安裝于鏡座中；所述主鏡筒的外圍套裝有控制鏡座前后移動(dòng)的凸輪。

進(jìn)一步的，所述凸輪通過導(dǎo)釘帶動(dòng)鏡座前后移動(dòng)，所述導(dǎo)釘由凸輪上的直槽和主鏡筒上的斜槽穿過后連接于鏡座上；所述凸輪上還穿設(shè)有用以鎖緊凸輪的鎖緊螺釘；所述負(fù)月牙形透鏡A前端邊沿頂著鏡座前端的凸環(huán)上，負(fù)月牙形透鏡A和正月牙形透鏡B之間設(shè)置有隔套，正月牙形透鏡B與正月牙形透鏡C之間設(shè)置有隔圈，鏡座后端還旋接有后壓圈，后壓圈的內(nèi)圈頂著正月牙形透鏡C后端邊沿。

進(jìn)一步的，所述主鏡筒外圍還套設(shè)有位于凸輪前側(cè)的裝飾環(huán)；所述主鏡筒后方還連接有連接座，連接座的后端具有與攝像機(jī)配合連接的外螺紋。

本發(fā)明提供的另一技術(shù)方案是：一種便捷式長波紅外測溫鏡頭的工作方法，采用如上所述的便捷式長波紅外測溫鏡頭，當(dāng)溫度變化引起鏡片R值發(fā)生改變，焦平面發(fā)生偏移時(shí)，松開鎖緊螺釘，手動(dòng)旋轉(zhuǎn)凸輪，通過導(dǎo)釘帶動(dòng)鏡座的前后運(yùn)動(dòng)，手動(dòng)調(diào)節(jié)補(bǔ)償R值變化引起的偏移量，調(diào)節(jié)完畢后擰緊鎖緊螺釘。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：該便捷式長波紅外測溫鏡頭具備大相對孔徑、低畸變、可手動(dòng)調(diào)節(jié)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)；手動(dòng)調(diào)節(jié)使得光軸穩(wěn)定成像更清晰，可靠性高，在滿足用戶對產(chǎn)品成像性能的要求上，結(jié)構(gòu)上也更方便客戶使用。

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下將通過具體實(shí)施例和相關(guān)附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

附圖說明

圖1為發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)示意圖；

圖2為發(fā)明實(shí)施例的機(jī)械機(jī)構(gòu)示意圖；

圖3為發(fā)明實(shí)施例的機(jī)械結(jié)構(gòu)剖面圖；

圖4為發(fā)明實(shí)施例中主鏡筒構(gòu)造示意圖；

圖中標(biāo)號說明：1-主鏡筒；2-裝飾環(huán)；3-導(dǎo)釘；4-凸輪；5-沉頭螺絲；6-后壓圈；7-隔圈；8-連接座；9-隔套；10-鎖緊螺釘；11-鏡座、12-負(fù)月牙形透鏡A；13-正月牙形透鏡B；14-正月牙形透鏡C。

具體實(shí)施方式

如圖1~4所示，一種便捷式長波紅外測溫鏡頭，所述鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)中沿光線入射方向依次設(shè)置有負(fù)月牙形透鏡A、正月牙形透鏡B以及正月牙形透鏡C；所述負(fù)月牙形透鏡和正月牙形透鏡B之間的空氣間隔為22mm，所述正月牙形透鏡B和正月牙形透鏡C之間的空氣間隔為4mm。

在本實(shí)施例中，所有鏡片的光學(xué)材料均為鍺，負(fù)月牙形透鏡A、正月牙形透鏡B以及正月牙形透鏡C的折射率均為4.004，負(fù)月牙形透鏡A前鏡面和后鏡面的曲率半徑分別為13.83mm和10.1mm，正月牙形透鏡B前鏡面和后鏡面的曲率半徑分別為56.48mm和31.83mm，正月牙形透鏡C前鏡面和后鏡面的曲率半徑分別為20.6mm和16.81mm。

在本實(shí)施例中，負(fù)月牙形透鏡A的厚度為2.8mm，正月牙形透鏡B的厚度為2.6mm，正月牙形透鏡C的厚度為2.3mm，正月牙形透鏡C后鏡面與像面之間的間距為10.38mm。

鏡頭光學(xué)系統(tǒng)組成的3個(gè)透鏡6個(gè)面都為球面，加工較簡單，有利于批量生產(chǎn)，人工成本大大降低，這就降低了鏡頭的成本，是款經(jīng)濟(jì)型鏡頭。

由上述鏡片組構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)達(dá)到了如下的光學(xué)指標(biāo)：

1)焦距：f′=5.56mm；

2)相對孔徑F：1.0；

3)視場角：2w≥41°；

4)分辨率：可與80*80 34μm探測器攝像機(jī)適配；

5)光路總長∑≤44mm，光學(xué)后截距l(xiāng)′≥10mm；

6)適用譜線范圍：8μm~12μm；

在本實(shí)施例中，所述鏡頭的機(jī)械結(jié)構(gòu)包括主鏡筒1，主鏡筒1中套裝有與主鏡筒滑動(dòng)配合的鏡座11，所述負(fù)月牙形透鏡A、正月牙形透鏡B以及正月牙形透鏡C安裝于鏡座中；所述主鏡筒1的外圍套裝有控制鏡座前后移動(dòng)的凸輪4。

在本實(shí)施例中，所述凸輪4通過導(dǎo)釘3帶動(dòng)鏡座11前后移動(dòng)，所述導(dǎo)釘3由凸輪上的直槽和主鏡筒上的斜槽穿過后連接于鏡座上；凸輪4轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)通過導(dǎo)釘3帶動(dòng)鏡座11運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)釘3運(yùn)動(dòng)軌跡由凸輪4上的直槽和主鏡筒1上的斜槽共同限制，反映到鏡座11表現(xiàn)為前后移動(dòng)，主鏡筒1上斜槽的導(dǎo)程保證了調(diào)焦的手感；所述凸輪上設(shè)計(jì)有咬花結(jié)構(gòu)，增加旋轉(zhuǎn)調(diào)焦的摩擦力，方便調(diào)焦；凸輪上還穿設(shè)有用以鎖緊凸輪的鎖緊螺釘10，用于調(diào)焦后的固定，保證調(diào)焦完成后鏡座11位置不發(fā)生偏移。

在本實(shí)施例中，補(bǔ)償調(diào)節(jié)包括以下步驟：

（1）溫度變化引起鏡片R值發(fā)生改變，焦平面發(fā)生偏移

（2）手動(dòng)旋轉(zhuǎn)凸輪，通過導(dǎo)釘帶動(dòng)鏡座的前后運(yùn)動(dòng)，手動(dòng)調(diào)節(jié)補(bǔ)償R值變化引起的偏移量。

在本實(shí)施例中，所述負(fù)月牙形透鏡A前端邊沿頂著鏡座前端的凸環(huán)上，負(fù)月牙形透鏡A和正月牙形透鏡B之間設(shè)置有隔套9，正月牙形透鏡B與正月牙形透鏡C之間設(shè)置有隔圈7，鏡座后端還旋接有后壓圈6，后壓圈的內(nèi)圈頂著正月牙形透鏡C后端邊沿。

在本實(shí)施例中，所述主鏡筒外圍還套設(shè)有位于凸輪前側(cè)的裝飾環(huán)2，裝飾環(huán)鍍涂紅色標(biāo)示旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，并有美觀的作用；所述主鏡筒后方還連接有連接座8，連接座使用Hpb59-1材料并鍍涂鉻層，保證光澤度的同時(shí)增加了耐磨強(qiáng)度，使得連接座在使用過程中不會(huì)出現(xiàn)磨損脫膜氧化問題，增加客戶體驗(yàn)；連接座的后端具有與攝像機(jī)配合連接的外螺紋，連接座通過沉頭螺釘固定于主鏡筒后端。

本發(fā)明鏡頭在光學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，對8～12μm的寬光譜范圍進(jìn)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(shí)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(jì)和優(yōu)化，校正了光學(xué)鏡頭的各種像差，使鏡頭實(shí)現(xiàn)高分辨率、大相對孔徑、低畸變等優(yōu)點(diǎn)；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(jì)時(shí)，既保證鏡頭的同心度、精度和軸向位置的準(zhǔn)確, 又使鏡頭的結(jié)構(gòu)輕便、美觀。通過凸輪帶動(dòng)鏡座運(yùn)動(dòng)的方式，實(shí)現(xiàn)了在不同溫度情況下通過鏡座移動(dòng)調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)的成像性能，實(shí)現(xiàn)在不同溫度下的高質(zhì)成像。

一種便捷式長波紅外測溫鏡頭的工作方法，采用如上所述的便捷式長波紅外測溫鏡頭，當(dāng)溫度變化引起鏡片R值發(fā)生改變，焦平面發(fā)生偏移時(shí)，松開鎖緊螺釘，手動(dòng)旋轉(zhuǎn)凸輪，通過導(dǎo)釘帶動(dòng)鏡座的前后運(yùn)動(dòng)，手動(dòng)調(diào)節(jié)補(bǔ)償R值變化引起的偏移量，調(diào)節(jié)完畢后擰緊鎖緊螺釘。

上列較佳實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了進(jìn)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(shí)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(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。