CN109407285A - 一种手自一体调焦红外镜头及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种手自一体调焦红外镜头及其工作方法，包括所述镜头的光学***包括负月牙透镜A、双凸透镜B和正月牙透镜C；所述负月牙透镜A和双凸透镜B之间的空气间隔为14.84mm，正月牙透镜B和正月牙透镜C之间的空气间隔为16.96~17.66mm；正月牙透镜A前镜面的曲率半径为23.36mm，后镜面的曲率半径为15.3mm，厚度为2.85mm；双凸透镜B前镜面的曲率半径为123.59mm，后镜面的曲率半径为129.05mm，厚度为2.83mm；正月牙透镜C前镜面的曲率半径为46.1mm，后镜面的曲率半径为154.08mm，厚度为2.56mm。该镜头结构紧凑、整体长度短，携带方便，成像质量高，具有高透过率，可以与长波红外非制冷640×512，17μm探测器适配，进行实况记录和监控任务；既能实现手动调焦，又能实现电动调焦，实用性强。
Description
技术领域
本发明涉及一种手自一体调焦红外镜头及其工作方法。
背景技术
自上个世纪九十年代起，非制冷型红外热像仪已迅速进入应用市场，与制冷式红外热像仪相比，非制冷红外热像仪具有可靠性高、成本低、功耗小、重量轻、小型化、启动快、使用方便灵活等优点。与可见光安防镜头相比，红外探测具有一定的穿透烟、雾、霾、雪等能力以及识别伪装的能力，不受战场强光、闪光干扰而致盲，可以实现远距离，全天候观察，尤其适用于夜间及不良气象条件下的目标探测。而且非制冷红外焦平面阵列技术已由小规模发展到中、大规模，像素也由50μm缩小到了17μm，甚至12μm，它的分辨率和灵敏度显著提高了。所以随着科学技术的发展，红外成像技术已广泛应用在国防、工业、医疗等领域。
在某些特定安防领域，逐渐使用红外镜头来进行夜间巡逻，使之安防可靠性增加。针对于红外调焦镜头，手动调焦在一定程度上，精准度比不上电动调焦，电动调焦可以比手动调焦更加精准并且电动调焦可以实现自动对焦功能。且温度不仅会对光学材料的折射率造成影响也会对镜筒材料造成热胀冷缩，致使光焦度变化和最佳像面发生偏移，降低光学成像质量，图像模糊不清，对比度下降，最终影响镜头的成像性能。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种成像质量高，具有高透过率的手自一体调焦红外镜头及其工作方法。
本发明采用以下方案实现：一种手自一体调焦红外镜头，包括所述镜头的光学***包括沿光线自前向后入射方向依次设置的负月牙透镜A、双凸透镜B和正月牙透镜C；所述负月牙透镜A和双凸透镜B之间的空气间隔为14.84mm，正月牙透镜B和正月牙透镜C之间的空气间隔为16.96~17.66mm；正月牙透镜A前镜面的曲率半径为23.36mm，后镜面的曲率半径为15.3mm，厚度为2.85mm；双凸透镜B前镜面的曲率半径为123.59mm，后镜面的曲率半径为129.05mm，厚度为2.83mm；正月牙透镜C前镜面的曲率半径为46.1mm，后镜面的曲率半径为154.08mm，厚度为2.56mm。
进一步的，负月牙透镜A、双凸透镜B和正月牙透镜C三者材质均为锗。
进一步的，所述镜头的机械结构包括内部安装有负月牙透镜A、双凸透镜B和正月牙透镜C的主镜筒，主镜筒内后部安装有可相对主镜筒前后滑动的移动座，所述正月牙透镜C安装于移动座上，所述主镜筒后部外套有调焦凸轮，调节凸轮旁侧设置有驱动调焦凸轮转动的调焦电机，所述调焦凸轮通过调焦导钉带动移动座前后移动。
进一步的，所述主镜筒前端外周固定连接有前筒座，主镜筒后端外周固定连接有后筒座，前筒座和后筒座之间设置有可相对前筒座和后筒座转动的调焦环，位于调节环的内侧设置有由调焦环带动转动的转动套，所述转动套后端设置有磁铁，所述后筒座上安装有与磁体相对设置的FPC电路板，所述FPC电路板上设置有用以感应磁铁转动角度的霍尔传感器，霍尔传感器与FPC电路板上的控制芯片电连接，所述控制芯片与所述调焦电机电连接。
进一步的，所述后筒座上安装有位于转动套前端的轴承，所述轴承中部穿设有轴承钉，所述转动套套装于所述轴承钉上，所述转动套上外套有橡胶圈，所述橡胶圈紧贴着调焦环内侧面。
进一步的，所述调焦凸轮位于后筒座与主镜筒之间，所述调焦电机安装于后筒座后端，调焦电机的主轴上安装有与调焦凸轮上的齿圈相啮合的电机齿轮；所述调焦凸轮上侧螺纹连接有限位辅助钉，调焦凸轮上侧螺纹连接有限位挡钉，所述后筒座上沿周向开设有分别与限位辅助钉和限位挡钉配合的限位槽。
进一步的，所述主镜筒前端设置有镜盖组件，所述镜盖组件包括卡接于主镜筒前端的环形固定件、固定连接于环形固定件前端的环形连接件，环形连接件前端铰接有可向上打开的镜盖，所述环形固定件前端还固定连接有位于环形连接件内侧并顶着镜盖内侧面的镜盖挡块。
一种如上所述手自一体调焦红外镜头的工作方法，通过直接控制调焦电机转动带动调焦凸轮转动进行电动调焦，也可以通过手动转动调焦环，使调焦环通过橡胶圈带动转动套转动，进而使磁铁发生转动，FPC电路板上的霍尔传感器可以感应到磁铁所转过的角度，反馈给控制芯片，通过控制芯片控制调焦电机转动，也能达到镜头调焦目的。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明手自一体调焦红外镜头结构紧凑、整体长度短，携带方便，成像质量高，具有高透过率，可以与长波红外非制冷640×512，17μm探测器适配，进行实况记录和监控任务，制作成本低廉，适合规模化生产；既能实现手动调焦，又能实现电动调焦，实用性强。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例的光学***示意图；
图2是本发明实施例机械结构剖面图；
图中标号说明：1-镜盖，2-环形连接件，3-镜盖挡块，4-环形固定件，5-前筒座，6-盖板，7-装饰环，8-轴承钉，9-轴承，10-转动套，11-磁铁，12-橡胶圈，13-调焦环，14-限位辅助钉，15-FPC电路板，16-后筒座，17-电机齿轮，18-负月牙透镜A，19-隔圈，20-双凸透镜B，21-第一压圈，22-限位挡钉，23-调焦导钉，24-移动座，25-第二压圈，26-正月牙透镜C，27-调焦电机、28-主镜筒、29-调焦凸轮。
具体实施方式
如图1~2所示，一种手自一体调焦红外镜头，包括所述镜头的光学***包括沿光线自前向后入射方向依次设置的负月牙透镜A、双凸透镜B和正月牙透镜C；所述负月牙透镜A和双凸透镜B之间的空气间隔为14.84mm，正月牙透镜B和正月牙透镜C之间的空气间隔为16.96~17.66mm；正月牙透镜A前镜面的曲率半径为23.36mm，后镜面的曲率半径为15.3mm，厚度为2.85mm；双凸透镜B前镜面的曲率半径为123.59mm，后镜面的曲率半径为129.05mm，厚度为2.83mm；正月牙透镜C前镜面的曲率半径为46.1mm，后镜面的曲率半径为154.08mm，厚度为2.56mm；该手自一体调焦红外镜头结构紧凑，整体长度短，携带方便，具有高透过率，并可以与长波红外非制冷640×512，17μm探测器适配，进行实况记录和监控任务，制作成本低廉，适合规模化生产。
在本实施例中，负月牙透镜A、双凸透镜B和正月牙透镜C三者材质均为锗。
由上述镜片组构成的光学***达到了如下的光学指标：
1、工作波段：8μm-12μm；
2、焦距：f′=11.5mm；
3、探测器：长波红外非制冷型640×512，17μm；
4、视场角：53.6°×43.2°；
5、相对孔径D/ f′：1/1。
在本实施例中，所述镜头的机械结构包括内部安装有负月牙透镜A18、双凸透镜B20和正月牙透镜C26的主镜筒28，主镜筒28内后部安装有可相对主镜筒前后滑动的移动座24，所述正月牙透镜C安装于移动座24上，所述主镜筒28后部外套有调焦凸轮29，调节凸轮29旁侧设置有驱动调焦凸轮转动的调焦电机27，所述调焦凸轮27通过调焦导钉23带动移动座24前后移动，调焦凸轮上开设有曲线槽，主镜筒侧壁开设有直线槽，调焦导钉从曲线槽和直线槽中穿过，将调焦凸轮的旋转运动转化为移动座的轴向移动。
在本实施例中，所述主镜筒28前端外周固定连接有前筒座5，主镜筒后端外周固定连接有后筒座16，前筒座5和后筒座16之间设置有可相对前筒座和后筒座转动的调焦环13，位于调节环13的内侧设置有由调焦环带动转动的转动套10，所述转动套10后端设置有磁铁11，所述后筒座16上安装有与磁体11相对设置的FPC电路板15，所述FPC电路板15上设置有用以感应磁铁11转动角度的霍尔传感器（图中未示出），霍尔传感器与FPC电路板15上的控制芯片电连接，所述控制芯片与所述调焦电机27电连接；所述镜头集手动调焦与电动调焦与一体，既能实现手动调焦，又能实现电动调焦，实用性强；通过手动转动调焦环，调焦环与橡胶圈的接触可带动转动套转动进而带动磁铁转动，通过霍尔传感器感应磁铁的转动，从而反馈给控制芯片，使之控制电机作动。
在本实施例中，所述后筒座16上安装有位于转动套前端的轴承9，所述轴承9中部穿设有轴承钉8，所述转动套10套装于所述轴承钉8上，所述转动套10上外套有橡胶圈12，所述橡胶圈12紧贴着调焦环内侧面，利用摩擦力实现调焦环与转动环之间的动力传动，传动结构简单，制造成本低，工作噪音小。
该镜头直接通过控制调焦电机转动带动调焦凸轮进行调焦，也可以通过手动转动调焦环，使之调焦环通过橡胶圈带动转动套转动，进而使磁铁发生转动，FPC电路板15上的霍尔传感器可以感应到磁体所转过的角度，反馈给控制芯片，通过控制芯片控制调焦电机转动，达到镜头调焦功能。
在本实施例中，所述调焦凸轮29位于后筒座16与主镜筒28之间，所述调焦电机27安装于后筒座16后端，调焦电机27的主轴上安装有与调焦凸轮上的齿圈相啮合的电机齿轮17；所述调焦凸轮29上侧螺纹连接有限位辅助钉14，调焦凸轮上侧螺纹连接有限位挡钉22，所述后筒座上沿周向开设有分别与限位辅助钉和限位挡钉配合的限位槽。
在本实施例中，所述主镜筒28前端设置有镜盖组件，所述镜盖组件包括卡接于主镜筒前端的环形固定件4、固定连接于环形固定件前端的环形连接件2，环形连接件前端铰接有可向上打开的镜盖1，所述环形固定件前端还固定连接有位于环形连接件内侧并顶着镜盖内侧面的镜盖挡块3。
在本实施例中，在保证结构紧凑的前提下，采取一系列措施，提高镜头耐振动，冲击的能力，并且在镜头组装过程中，机械件互配使用内置玻珠螺丝紧配，从而达到在外观上的要求，虽然零部件多，但是整个镜头在整体外观上，无任何螺丝裸露。
一种如上所述手自一体调焦红外镜头的工作方法，通过直接控制调焦电机27转动带动调焦凸轮转动进行电动调焦，也可以通过手动转动调焦环，使调焦环通过橡胶圈带动转动套转动，进而使磁铁发生转动，FPC电路板上的霍尔传感器可以感应到磁铁所转过的角度，反馈给控制芯片，通过控制芯片控制调焦电机转动，也能达到镜头调焦目的。
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (8)
1.一种手自一体调焦红外镜头，其特征在于：包括所述镜头的光学***包括沿光线自前向后入射方向依次设置的负月牙透镜A、双凸透镜B和正月牙透镜C；所述负月牙透镜A和双凸透镜B之间的空气间隔为14.84mm，正月牙透镜B和正月牙透镜C之间的空气间隔为16.96~17.66mm；正月牙透镜A前镜面的曲率半径为23.36mm，后镜面的曲率半径为15.3mm，厚度为2.85mm；双凸透镜B前镜面的曲率半径为123.59mm，后镜面的曲率半径为129.05mm，厚度为2.83mm；正月牙透镜C前镜面的曲率半径为46.1mm，后镜面的曲率半径为154.08mm，厚度为2.56mm。
2.根据权利要求1所述的手自一体调焦红外镜头，其特征在于：负月牙透镜A、双凸透镜B和正月牙透镜C三者材质均为锗。
3.根据权利要求1或2所述的手自一体调焦红外镜头，其特征在于：所述镜头的机械结构包括内部安装有负月牙透镜A、双凸透镜B和正月牙透镜C的主镜筒，主镜筒内后部安装有可相对主镜筒前后滑动的移动座，所述正月牙透镜C安装于移动座上，所述主镜筒后部外套有调焦凸轮，调节凸轮旁侧设置有驱动调焦凸轮转动的调焦电机，所述调焦凸轮通过调焦导钉带动移动座前后移动。
4.根据权利要求3所述的手自一体调焦红外镜头，其特征在于：所述主镜筒前端外周固定连接有前筒座，主镜筒后端外周固定连接有后筒座，前筒座和后筒座之间设置有可相对前筒座和后筒座转动的调焦环，位于调节环的内侧设置有由调焦环带动转动的转动套，所述转动套后端设置有磁铁，所述后筒座上安装有与磁体相对设置的FPC电路板，所述FPC电路板上设置有用以感应磁铁转动角度的霍尔传感器，霍尔传感器与FPC电路板上的控制芯片电连接，所述控制芯片与所述调焦电机电连接。
5.根据权利要求4所述的手自一体调焦红外镜头，其特征在于：所述后筒座上安装有位于转动套前端的轴承，所述轴承中部穿设有轴承钉，所述转动套套装于所述轴承钉上，所述转动套上外套有橡胶圈，所述橡胶圈紧贴着调焦环内侧面。
6.根据权利要求4所述的手自一体调焦红外镜头，其特征在于：所述调焦凸轮位于后筒座与主镜筒之间，所述调焦电机安装于后筒座后端，调焦电机的主轴上安装有与调焦凸轮上的齿圈相啮合的电机齿轮；所述调焦凸轮上侧螺纹连接有限位辅助钉，调焦凸轮上侧螺纹连接有限位挡钉，所述后筒座上沿周向开设有分别与限位辅助钉和限位挡钉配合的限位槽。
7.根据权利要求3所述的手自一体调焦红外镜头，其特征在于：所述主镜筒前端设置有镜盖组件，所述镜盖组件包括卡接于主镜筒前端的环形固定件、固定连接于环形固定件前端的环形连接件，环形连接件前端铰接有可向上打开的镜盖，所述环形固定件前端还固定连接有位于环形连接件内侧并顶着镜盖内侧面的镜盖挡块。
8.一种如权利要求4所述手自一体调焦红外镜头的工作方法，其特征在于：通过直接控制调焦电机转动带动调焦凸轮转动进行电动调焦，也可以通过手动转动调焦环，使调焦环带动转动套转动，进而使磁铁发生转动，FPC电路板上的霍尔传感器可以感应到磁铁所转过的角度，反馈给控制芯片，通过控制芯片控制调焦电机转动，也能达到镜头调焦目的。
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