CN205263380U - 一种f35mm机械被动式无热化镜头 - Google Patents
一种f35mm机械被动式无热化镜头 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种f35mm机械被动式无热化镜头，包括光学***和机械结构，所述镜头的光学***中沿光线入射方向依次设置有正透镜A、负透镜B和正透镜C，所述镜头的机械结构包括沿光线入射方向依次设置的前镜筒和主镜筒，所述前镜筒与主镜筒固定连接，所述前镜筒内容置有正透镜A，所述主镜筒内容置有负透镜B和正透镜C。该镜头在光机结构设计过程中，合理分配光焦度，依靠不同膨胀系数的镜筒材料组合来推动正透镜A移动，以补偿像面漂移，实现温度自适应的机械被动式无热化，使红外光学***能够在一个较大的温度范围内保持良好的成像质量，可以与长波红外非制冷型640×480，17μm探测器适配，进行实况记录和监控任务。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种f35mm机械被动式无热化镜头。
背景技术
在不同的环境温度下，光学材料和机械材料产生热胀冷缩，使得镜片厚度及空气间隔发生改变，光学材料的折射率也会随温度而发生改变，进而使***的最佳像面发生偏离，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。
由于红外镜头具有抗干扰性能好；晚间作用距离远；穿透烟尘、雾霾能力强；可全天候、全天时工作；具有多目标全景观察、追踪和目标识别能力及良好的抗目标隐形能力等优点，红外镜头的应用也越来越广泛。但红外镜头对温度的敏感度，相较可见光而言更为敏感。为了适应特殊的应用场合，还要求镜头能适应恶劣环境，具有温度自适应能力，而目前市场上此类镜头种类较少，不能满足市场的需求。
实用新型内容
鉴于现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种结构简单，能实现大相对孔径、机械被动式无热化和高透过率的f35mm机械被动式无热化镜头。
为了实现上述目的，本实用新型的一技术方案是：一种f35mm机械被动式无热化镜头，包括光学***和机械结构，所述镜头的光学***中沿光线入射方向依次设置有正透镜A、负透镜B和正透镜C，所述镜头的机械结构包括沿光线入射方向依次设置的前镜筒和主镜筒，所述前镜筒与主镜筒固定连接，所述前镜筒内容置有正透镜A，所述主镜筒内容置有负透镜B和正透镜C。
进一步的，所述正透镜A与负透镜B的空气间隔是2mm，所述负透镜B和正透镜C之间的空气间隔是21mm。
进一步的，所述前镜筒的后端设置有用于安装正透镜A的台阶面，所述正透镜A的旁侧设置有用于将正透镜A压合固定在前镜筒上的A压圈。
进一步的，所述主镜筒的前端设置有用于安装负透镜B的台阶面，所述负透镜B的旁侧设置有用于将负透镜B压合固定在主镜筒上的B压圈。
进一步的，所述主镜筒内位于负透镜B和正透镜C之间设置有用于保证负透镜B和正透镜C的空气间距的BC隔圈。
进一步的，所述主镜筒上开设有容置腔，所述容置腔内由内向外依次环设有联接筒III、联接筒II和联接筒I，所述容置腔的端面设置有用于安装联接筒I和联接筒III的内法兰，所述联接筒I的端面、联接筒II的端面和联接筒III的端面均设置有法兰面，所述主镜筒通过螺钉与联接筒I、联接筒II和联接筒III相连接。
进一步的，所述主镜筒上设置有用于调整使镜头靶面与热像仪靶面重合的调节螺钉。
进一步的，所述主镜筒的外周侧螺接有外罩筒，所述外罩筒的前端设置有装饰片，外罩筒的后端设置有用于安装热像仪的螺纹接口。
与现有技术相比较，本实用新型具有以下优点：本实用新型具备大相对孔径、机械被动式无热化和高透过率等优点，在光学设计中，合理分配光焦度，依靠不同膨胀系数的镜筒材料组合以推动正透镜A移动以补偿像面漂移，实现镜头的温度自适应的机械被动式无热化。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
图1为本实用新型实施例的构造示意图；
图2为本实用新型实施例的光学***图；
图3为在不同温度下各种材料联接筒及AB间隔相对变化值。
图1中标记：1—正透镜A，2—负透镜B，3—装饰片，4—螺钉，5—A压圈，6—前镜筒，7—联接筒I，8—B压圈，9—联接筒II，10—调节螺钉，11—主镜筒，12—BC隔圈，13—外罩筒，14—联接筒III，15—正透镜C；
图2中标记：A—正透镜A，B—负透镜B，C—正透镜C，D—像面。
具体实施方式
为了让本实用新型的上述特征和优点更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
如图1~2所示，一种f35mm机械被动式无热化镜头，包括光学***和机械结构，所述镜头的光学***中沿光线入射方向依次设置有正透镜A、负透镜B和正透镜C，所述镜头的机械结构包括沿光线入射方向依次设置的前镜筒6和主镜筒11，所述前镜筒6与主镜筒11固定连接，所述前镜筒6内容置有正透镜A，所述主镜筒11内容置有负透镜B和正透镜C。
在本实施例中，所述正透镜A与负透镜B的空气间隔是2mm，所述负透镜B和正透镜C之间的空气间隔是21mm。
在本实施例中，所述前镜筒6的后端设置有用于安装正透镜A的台阶面，所述正透镜A的旁侧设置有用于将正透镜A压合固定在前镜筒6上的A压圈5。
在本实施例中，所述主镜筒11的前端设置有用于安装负透镜B的台阶面，所述负透镜B的旁侧设置有用于将负透镜B压合固定在主镜筒11上的B压圈8。
在本实施例中，所述主镜筒11内位于负透镜B和正透镜C之间设置有用于保证负透镜B和正透镜C的空气间距的BC隔圈12。
在本实施例中，所述主镜筒11上开设有容置腔，所述容置腔内由内向外依次环设有联接筒III14、联接筒II9和联接筒I7，所述容置腔的端面设置有用于安装联接筒I7和联接筒III14的内法兰，所述联接筒I7的端面、联接筒II9的端面和联接筒III14的端面均设置有法兰面，所述主镜筒11通过螺钉4与联接筒I7、联接筒II9和联接筒III14相连接。
在本实施例中，所述主镜筒11上设置有用于调整使镜头靶面与热像仪靶面重合的调节螺钉10。
在本实施例中，所述主镜筒11的外周侧螺接有外罩筒13，所述外罩筒13的前端设置有装饰片3，外罩筒13的后端设置有用于安装热像仪的螺纹接口。
在本实施例中，由于f35mm机械被动式无热化镜头要在-40℃~80℃的温度环境中正常工作，而大多数红外材料的折射率随温度变化的dn/dt值较大，随着温度的变化，***难免产生显著的像面漂移，使红外镜头的靶面与与热像仪靶面位置产生漂移而不重合，导致热像仪的图像质量严重下降，甚至会使热像仪接收不到图像。为了消除温度对成像质量的影响，本实用新型在光学设计中，合理分配光焦度，依靠不同膨胀系数的镜筒材料组合以推动正透镜A移动以补偿像面漂移，实现温度自适应的机械被动式无热化特点。在该***中，采用机械被动无热化来实现高低温补偿，通过结构件的热胀冷缩带动第一片透镜移动，经设计计算移动量为:低温（-40℃）为：-0.09mm，高温（+80℃）为：+0.076mm；正透镜A远离探测器为负，靠近探测器为正。
在本实施例中，外罩筒13与主镜筒11釆用同种材料，当温度发生变化时，不会产生不同材料因膨胀系数不同产生的相对位移。而联接筒I7、联接筒II9和联接筒III14与前镜筒6以及主镜筒11之间采用套筒安装及法兰面用螺钉4连接，由于采用不同热胀系数的金属材料，因而产生不同的长度变化，图1中，主镜筒11的联接面与联接筒III14的联接面长度：L1=25.3mm，主镜筒11材料为2A12-T4铝合金，膨胀系数α1=22.7×10-6；联接筒III14的联接面与联接筒II9的联接面长度L2=23.6mm，联接筒III14材料为低合金钢，膨胀系数α3=8.31×10-6；联接筒II9的联接面与联接筒I7的联接面长度L3=36.9mm,联接筒II9材料为2A12-T4铝合金，膨胀系数α1=22.7×10-6；联接筒I7的联接面与前镜筒6的安装面长度：L4=10.5mm，前镜筒6材料为2A12-T4铝合金，膨胀系数α1=22.7×10-6。如图3所示，各个部件的之间的变化量分别为Δx1、Δx2、Δx3、Δx4，热像仪靶面轴向位置随温度变化量为Δx，其中：Δx=Δx1+Δx2-Δx3+Δx4，当温度发生变化时，经过无热化设计后的靶面变化为-40℃时，AB变化量Δx=-0.09mm。80℃时，AB变化量Δx=-0.0772mm满足光学设计的无热化要求。
具体实施过程：使用时，将负透镜B安装在主镜筒11的前端，通过B压圈8将负透镜B固定在主镜筒11上，将BC隔圈12置于主镜筒11内，再安装正透镜C；将联接筒III14容置在主镜筒11内，使用螺钉4将联接筒III14的法兰面与主镜筒11的内法兰相固连，再使用螺钉4将联接筒III14的法兰面与联接筒II9的法兰面相固连，接着再使用螺钉4将联接筒II9的法兰面与联接筒I7的法兰面相固连，最后再使用螺钉4将联接筒I7的法兰面与主镜筒11的内法兰相固连；将正透镜A嵌入前镜筒6的台阶面，并用A压圈5压合固定正透镜A，将前镜筒6固连在主镜筒11内；最后将外罩筒13螺接在主镜筒11上，将热像仪螺接在外罩筒13，完成装配，旋转调节螺钉10可改变镜头靶面与热像仪靶面的相对位置。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。
Claims (8)
1.一种f35mm机械被动式无热化镜头，其特征在于：包括光学***和机械结构，所述镜头的光学***中沿光线入射方向依次设置有正透镜A、负透镜B和正透镜C，所述镜头的机械结构包括沿光线入射方向依次设置的前镜筒和主镜筒，所述前镜筒与主镜筒固定连接，所述前镜筒内容置有正透镜A，所述主镜筒内容置有负透镜B和正透镜C。
2.根据权利要求1所述的一种f35mm机械被动式无热化镜头，其特征在于：所述正透镜A与负透镜B的空气间隔是2mm，所述负透镜B和正透镜C之间的空气间隔是21mm。
3.根据权利要求1所述的一种f35mm机械被动式无热化镜头，其特征在于：所述前镜筒的后端设置有用于安装正透镜A的台阶面，所述正透镜A的旁侧设置有用于将正透镜A压合固定在前镜筒上的A压圈。
4.根据权利要求1所述的一种f35mm机械被动式无热化镜头，其特征在于：所述主镜筒的前端设置有用于安装负透镜B的台阶面，所述负透镜B的旁侧设置有用于将负透镜B压合固定在主镜筒上的B压圈。
5.根据权利要求1所述的一种f35mm机械被动式无热化镜头，其特征在于：所述主镜筒内位于负透镜B和正透镜C之间设置有用于保证负透镜B和正透镜C的空气间距的BC隔圈。
6.根据权利要求1所述的一种f35mm机械被动式无热化镜头，其特征在于：所述主镜筒上开设有容置腔，所述容置腔内由内向外依次环设有联接筒III、联接筒II和联接筒I，所述容置腔的端面设置有用于安装联接筒I和联接筒III的内法兰，所述联接筒I的端面、联接筒II的端面和联接筒III的端面均设置有法兰面，所述主镜筒通过螺钉与联接筒I、联接筒II和联接筒III相连接。
7.根据权利要求1所述的一种f35mm机械被动式无热化镜头，其特征在于：所述主镜筒上设置有用于调整使镜头靶面与热像仪靶面重合的调节螺钉。
8.根据权利要求1所述的一种f35mm机械被动式无热化镜头，其特征在于：所述主镜筒的外周侧螺接有外罩筒，所述外罩筒的前端设置有装饰片，外罩筒的后端设置有用于安装热像仪的螺纹接口。
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