本發(fā)明涉及一種f8mm經(jīng)濟型固定結構式非制冷紅外鏡頭及其工作方法。

背景技術：
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隨著非制冷探測器技術的不斷發(fā)展和日益成熟，長波紅外非制冷光學系統(tǒng)在軍用和民用領域均得到了廣泛的應用，因為紅外鏡頭具有抗干擾性能好；晚間作用距離遠；穿透煙塵、霧霾能力強；可全天候、全天時工作；具有多目標全景觀察、追蹤和目標識別能力及良好的抗目標隱形的能力等優(yōu)點，所以對光學系統(tǒng)的成像質量提出了越來越高的要求。但由于紅外光學材料和機械材料存在一定的熱效應，工作溫度的劇烈變化會對光學系統(tǒng)產(chǎn)生嚴重的影響，例如引起焦距變化、像面漂移、成像質量下降等。因此，為了適應不同環(huán)境溫度，要求紅外鏡頭具有一定的溫度自適應能力；而且在長時間持續(xù)不斷的監(jiān)控左右下，更要求紅外鏡頭具有大范圍的適應不同天氣氣候情況等特點，因此在長時間的監(jiān)測情況下還要鏡頭具有分辨率高、透霧性強、畸變率低，結構簡便，強度可靠、穩(wěn)定性強等特點。然而，市面上大多數(shù)的鏡頭結構復雜，加工難度和成本較高，透霧性差、分辨率低，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)。

技術實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的在于提供一種f8mm經(jīng)濟型固定結構式非制冷紅外鏡頭及其工作方法，結構緊湊、使用方便，制作成本低廉，適宜規(guī)?；a(chǎn)。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：一種f8mm經(jīng)濟型固定結構式非制冷紅外鏡頭，包括主鏡筒、設置在主鏡筒內(nèi)的光學系統(tǒng)，所述光學系統(tǒng)包括沿光線入射方向依次設置的負透鏡A、正透鏡B和正透鏡C，所述負透鏡A和正透鏡B之間的空氣間隔為12.61mm，所述正透鏡B和正透鏡C之間的空氣間隔為10.7mm。

進一步的，所述主鏡筒內(nèi)開設有一用以沿光線入射方向依次卡接負透鏡A、正透鏡B以及正透鏡C的階梯孔，所述階梯孔的前端設有一環(huán)形凸緣，所述環(huán)形凸緣抵住負透鏡A的前端邊沿，所述負透鏡A與正透鏡B之間經(jīng)由內(nèi)套設與階梯孔內(nèi)壁的第一隔圈定位，所述正透鏡B與正透鏡C經(jīng)由內(nèi)套設于階梯孔內(nèi)壁的第二隔圈定位，所述主鏡筒的后端螺接有后壓圈，所述后壓圈的內(nèi)圈抵住正透鏡C的后端邊沿。

進一步的，所述主鏡筒的前端外側壁緊密套設有前擋圈，所述前擋圈與主鏡筒之間設有一嵌設在主鏡筒外側壁的環(huán)形密封圈。

進一步的，所述主鏡筒的后端外側壁上設有一向外延伸的環(huán)形狀凸部，所述凸部與前擋圈的后端部之間橫設有一Z形狀的固定件，所述固定件的外側橫設有第一伸縮環(huán)，所述第一伸縮環(huán)的左右兩端分別與前擋圈的后端部和固定件的右端部相頂?shù)郑凰龉潭膬?nèi)側橫設有第二伸縮環(huán)，所述第二伸縮環(huán)的左右兩端分別與固定件的左端部和凸部相頂?shù)帧?/p>

進一步的，所述固定件的左端部與前擋圈的后端部之間、固定件的右端部與凸部之間分別設置有以利第一伸縮環(huán)和第二伸縮環(huán)伸縮的間隙。

進一步的，所述前擋圈的外側設有一罩設于前擋圈、固定件、凸部以及后壓圈外的外罩，所述外罩的前端內(nèi)圈與前擋圈螺紋連接，所述外罩的內(nèi)側壁與凸部的右側面之間設有一彈片。

本發(fā)明一種f8mm經(jīng)濟型固定結構式非制冷紅外鏡頭的工作方法，采用上述的f8mm經(jīng)濟型固定結構式非制冷紅外鏡頭，工作時，伸縮環(huán)在固定件熱脹冷縮的作用下進行伸縮，伸縮環(huán)伸縮的同時推動主鏡筒前后移動，通過彈片補償主鏡筒的位移變化。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下效果：（1）具有高的成像分辨率、高穿透性，能夠捕捉細小溫度變化的物體；（2）結構緊湊、使用方便，制作成本低廉，適宜規(guī)?；a(chǎn)；（3）在保證結構緊湊的前提下，通過外罩與前擋圈螺接，外罩與主鏡筒之間的固定件、彈片等提高了鏡頭耐振動、沖擊的能力；（4）主鏡筒采用一體化設計，具有良好的密封性能；在鏡頭結構設計中可以進行剛度計算，適當增加壁厚，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是本發(fā)明實施例的光學系統(tǒng)結構示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例的鏡頭整體結構示意圖。

圖中：

1-主鏡筒；2-前擋圈；3-外罩；4-彈片；5-后壓圈；6-密封圈；7-第一隔圈；8-第二伸縮環(huán)；9-固定件；10-第一伸縮環(huán)；11-第二隔圈；A-負透鏡A；B-正透鏡B；C-正透鏡C。

具體實施方式:

下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步詳細的說明。

如圖1-2所示，本發(fā)明一種f8mm經(jīng)濟型固定結構式非制冷紅外鏡頭，包括主鏡筒1、設置在主鏡筒1內(nèi)的光學系統(tǒng)，所述光學系統(tǒng)包括沿光線入射方向依次設置的負透鏡A、正透鏡B和正透鏡C，所述負透鏡A和正透鏡B之間的空氣間隔為12.61mm，所述正透鏡B和正透鏡C之間的空氣間隔為10.7mm。

本實施例中，由上述鏡片組構成的光學系統(tǒng)達到了如下的技術指標：

（1）工作波段：8μm-12μm；

（2）焦距：f′=8mm；

（3）探測器：長波紅外非制冷型384×288，25μm；

（4）視場角FOV：77°；

（5）相對孔徑D/ f′：1/1.0；

（6）光學體積：?48mm×33.96mm（直徑×長度）；

（7）各鏡片參數(shù)，如表一所示：

在表一中，曲率半徑是指鏡片每個表面的曲率半徑，間距是指兩相鄰表面間的距離，舉例說明：S1、S2分別是負透鏡A遠離與鄰近正透鏡B的表面，S1的間距是指S1與S2表面之間的中心間距，其它依此類推。

非球面具體面型方程如下：

Z為非球面沿光軸方向在高度為r的位置時，距非球面頂點的距離矢高；c=1/R，R表示鏡面的近軸曲率半徑；K為圓錐系數(shù)；A、B、C、D為高次非球面系數(shù)。

其中S5：c=1/R，R=33.014，k=0，A=-1.725E-005，B=6.431E-0.09，C=-2.0146E-010，D=3.3012E-013。

本實施例中，所述主鏡筒1內(nèi)開設有一用以沿光線入射方向依次卡接負透鏡A、正透鏡B以及正透鏡C的階梯孔，所述階梯孔的前端設有一環(huán)形凸緣，所述環(huán)形凸緣抵住負透鏡A的前端邊沿，所述負透鏡A與正透鏡B之間經(jīng)由內(nèi)套設與階梯孔內(nèi)壁的第一隔圈7定位，負透鏡A和正透鏡B之間的空氣間隔為12.61mm，所述正透鏡B與正透鏡C經(jīng)由內(nèi)套設于階梯孔內(nèi)壁的第二隔圈11定位，保證正透鏡B和正透鏡C之間的空氣間隔為10.7mm，所述主鏡筒1的后端螺接有后壓圈5，所述后壓圈5的內(nèi)圈抵住正透鏡C的后端邊沿，以便對正透鏡C的后端進行固定。

本實施例中，所述主鏡筒1的前端外側壁緊密套設有前擋圈2，所述前擋圈2與主鏡筒1之間設有一嵌設在主鏡筒1外側壁的環(huán)形密封圈6，提高主鏡筒1在移動過程中與前擋圈2之間的密封性。

本實施例中，所述主鏡筒1的后端外側壁上設有一向外延伸的環(huán)形狀凸部，所述凸部與前擋圈2的后端部之間橫設有一Z形狀的固定件9，所述固定件9的外側橫設有第一伸縮環(huán)10，所述第一伸縮環(huán)10的左右兩端分別與前擋圈2的后端部和固定件9的右端部相頂?shù)郑凰龉潭?的內(nèi)側橫設有第二伸縮環(huán)8，所述第二伸縮環(huán)8的左右兩端分別與固定件9的左端部和凸部相頂?shù)郑ㄟ^固定件9的熱脹冷縮帶動第一伸縮環(huán)10和第二伸縮環(huán)8朝相反方向伸縮，從而推動主鏡筒1前后移動。

本實施例中，所述固定件9的左端部與前擋圈2的后端部之間、固定件9的右端部與凸部之間分別設置有以利第一伸縮環(huán)10和第二伸縮環(huán)8伸縮的間隙。

本實施例中，所述前擋圈2的外側設有一罩設于前擋圈2、固定件9、凸部以及后壓圈5外的外罩3，所述外罩3的前端內(nèi)圈與前擋圈2螺紋連接，所述外罩3的內(nèi)側壁與凸部的右側面之間設有一彈片4，彈片4的設置用于補償主鏡筒1產(chǎn)生的位移變化。

本實施例中，所述外罩3的后端設有與攝像機配合連接的外螺紋。

本實施例中，在鏡頭的使用過程中，第一伸縮環(huán)10和第二伸縮環(huán)8配合固定件9通過熱脹冷縮的原理進行伸縮，通過伸縮環(huán)長度的變化推動主鏡筒1相對外罩3位移發(fā)生變化，同時通過設于凸部與外罩內(nèi)側壁上的彈片4來補償主鏡筒產(chǎn)生的位移變化。

本實施例中， 在結構設計中機械被動式無熱化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)保持像質穩(wěn)定，實現(xiàn)溫度自適應的機械無熱化，使紅外光學系統(tǒng)能夠在一個較大的溫度范圍內(nèi)保持良好的成像質量；另外固定是結構設計后截距以及調(diào)試完畢，無需二次調(diào)整，大大提高經(jīng)濟實用性。

本發(fā)明一種f8mm經(jīng)濟型固定結構式非制冷紅外鏡頭的工作方法，采用上述的f8mm經(jīng)濟型固定結構式非制冷紅外鏡頭，工作時，第一伸縮環(huán)10和第二伸縮環(huán)8在固定件9熱脹冷縮的作用下進行伸縮，伸縮環(huán)伸縮的同時推動主鏡筒1前后移動，通過彈片4補償主鏡筒1的位移變化。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。