本發(fā)明涉及一種用于實(shí)況記錄監(jiān)控的光學(xué)機(jī)械混合無(wú)熱化長(zhǎng)波非制冷鏡頭，屬于鏡頭領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
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紅外鏡頭具有抗干擾性能好；晚間作用距離遠(yuǎn)；穿透煙塵、霧霾能力強(qiáng)；可全天候、全天時(shí)工作；具有多目標(biāo)全景觀察、追蹤和目標(biāo)識(shí)別能力及良好的抗目標(biāo)隱形的能力等優(yōu)點(diǎn)。

但是紅外鏡頭所用材料的折射率溫度系數(shù)較大，在不同的環(huán)境溫度下，光學(xué)材料和機(jī)械材料產(chǎn)生熱脹冷縮，光學(xué)材料的折射率也會(huì)隨溫度而發(fā)生改變，進(jìn)而使光學(xué)系統(tǒng)的最佳像面發(fā)生偏離,降低了光學(xué)成像質(zhì)量，使得圖像模糊不清，對(duì)比度下降，最終影響鏡頭的成像性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的在于克服溫度對(duì)紅外鏡頭的影響，提供一種高透霧性雙補(bǔ)償式光機(jī)混合無(wú)熱化長(zhǎng)波紅外車載鏡頭及其補(bǔ)償方法，該高透霧性雙補(bǔ)償式光機(jī)混合無(wú)熱化長(zhǎng)波紅外車載鏡頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理，可以實(shí)現(xiàn)溫度自適應(yīng)的光學(xué)無(wú)熱化，使紅外光學(xué)系統(tǒng)能夠在一個(gè)較大的溫度范圍內(nèi)保持良好的成像質(zhì)量。

本發(fā)明高透霧性雙補(bǔ)償式光機(jī)混合無(wú)熱化長(zhǎng)波紅外車載鏡頭，其特征在于：所述鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)中沿光線入射方向依次設(shè)有正透鏡A、負(fù)透鏡B和正透鏡C；所述鏡頭的結(jié)構(gòu)主體上由連接座和主鏡筒構(gòu)成，所述主鏡筒內(nèi)壁安裝所述正透鏡A、負(fù)透鏡B和正透鏡C；主鏡筒外側(cè)固定裝有熱特性敏感的伸縮環(huán)，以在溫度變化時(shí)伸縮環(huán)會(huì)帶動(dòng)主鏡筒軸向移動(dòng)，補(bǔ)償焦平面的偏移；主鏡筒后端安裝有彈性墊片，以補(bǔ)償主鏡筒移動(dòng)帶來(lái)的空間變化；主鏡筒前方設(shè)置有限位壓圈，固定伸縮環(huán)的一端，以保證伸縮環(huán)帶動(dòng)主鏡筒移動(dòng)時(shí)不會(huì)發(fā)生偏移。

進(jìn)一步的，上述正透鏡A與負(fù)透鏡B之間的空氣間隔是5.5mm，所述負(fù)透鏡B與正透鏡C之間的空氣間隔是3mm。

進(jìn)一步的，上述主鏡筒后方有后壓圈固定正透鏡C，所述正透鏡A和負(fù)透鏡B、負(fù)透鏡B和正透鏡C之間有AB隔圈、BC隔圈隔開(kāi)，以限定透鏡之間的距離。

進(jìn)一步的，上述正透鏡A、負(fù)透鏡B和正透鏡C使用的材料不同，為IRG206和ZnSe中的一種。

進(jìn)一步的，上述正透鏡A、負(fù)透鏡B和正透鏡C至少有一個(gè)使用IRG206材料，至少有一個(gè)使用ZnSe材料，當(dāng)溫度變化時(shí)，采用兩種不同材料的透鏡引起光學(xué)系統(tǒng)焦平面改變的方向不同，自適應(yīng)溫度變化，使鏡頭在一個(gè)溫度范圍內(nèi)保證成像像質(zhì)。

進(jìn)一步的，上述連接座外側(cè)加工有M33X0.75-6g的螺紋接口，以與相機(jī)相匹配。

進(jìn)一步的，正透鏡A片S1面曲率R28，S2面為平面，負(fù)透鏡B片S1面為非球面，S2面曲率R20；正透鏡C片S1面曲率R45，S2面為平面，上述鏡片組構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)達(dá)到了如下的技術(shù)指標(biāo)：（1）工作波段：8μm-12μm；（2）焦距：f′=14.5mm；（3）探測(cè)器：長(zhǎng)波紅外非制冷型384×288，25μm；（4）視場(chǎng)角： 45°；（5）相對(duì)孔徑D/ f′：1/0.9。

本發(fā)明高透霧性雙補(bǔ)償式光機(jī)混合無(wú)熱化長(zhǎng)波紅外車載鏡頭的補(bǔ)償方法，其特征在于：其中高透霧性雙補(bǔ)償式光機(jī)混合無(wú)熱化長(zhǎng)波紅外車載鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)中沿光線入射方向依次設(shè)有正透鏡A、負(fù)透鏡B和正透鏡C；所述鏡頭的結(jié)構(gòu)主體上由連接座和主鏡筒構(gòu)成，所述主鏡筒內(nèi)壁安裝所述正透鏡A、負(fù)透鏡B和正透鏡C；主鏡筒外側(cè)固定裝有熱特性敏感的伸縮環(huán)，以在溫度變化時(shí)伸縮環(huán)會(huì)帶動(dòng)主鏡筒軸向移動(dòng)，補(bǔ)償焦平面的偏移；主鏡筒后端安裝有彈性墊片，以補(bǔ)償主鏡筒移動(dòng)帶來(lái)的空間變化；主鏡筒前方設(shè)置有限位壓圈，固定伸縮環(huán)的一端，以保證伸縮環(huán)帶動(dòng)主鏡筒移動(dòng)時(shí)不會(huì)發(fā)生偏移；補(bǔ)償方法包括以下步驟：

（1）溫度變化引起鏡片R值發(fā)生改變，成像焦平面發(fā)生偏移；

（2）伸縮環(huán)對(duì)溫度較敏感，通過(guò)熱脹冷縮帶動(dòng)主鏡筒移動(dòng)，補(bǔ)償鏡片R值變化帶來(lái)的焦平面的偏移；

（3）彈性墊片則用于補(bǔ)償機(jī)械移動(dòng)帶來(lái)的空間變化，保證鏡頭在不同溫度下主鏡筒的穩(wěn)定性；

（4）三片透鏡分別使用IRG206和ZnSe中的一種，不同材料的透鏡在溫度變化時(shí)對(duì)光路有不同的影響，相互補(bǔ)償后實(shí)現(xiàn)光學(xué)無(wú)熱化；

（5）上述光學(xué)無(wú)熱化和機(jī)械無(wú)熱化相互配合，完成光學(xué)機(jī)械混合無(wú)熱化，保證鏡頭在一個(gè)溫度范圍內(nèi)成像的清晰度。

進(jìn)一步的，鏡片組構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)達(dá)到了如下的技術(shù)指標(biāo)：（1）工作波段：8μm-12μm；（2）焦距：f′=14.5mm；（3）探測(cè)器：長(zhǎng)波紅外非制冷型384×288，25μm；（4）視場(chǎng)角： 45°；（5）相對(duì)孔徑D/ f′：1/0.9。

本發(fā)明高透霧性雙補(bǔ)償式光機(jī)混合無(wú)熱化長(zhǎng)波紅外車載鏡頭的光機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，合理分配光焦度；在不同溫度下特制材料伸縮環(huán)發(fā)生熱脹冷縮，帶主鏡筒移動(dòng)，補(bǔ)償溫度變化引發(fā)的像面漂移；另外，合理利用不同光學(xué)材料溫折變不同的原理，實(shí)現(xiàn)光學(xué)無(wú)熱化；光學(xué)機(jī)械混合無(wú)熱化通過(guò)不同特性材料的組合來(lái)消除溫度的影響，在較大范圍內(nèi)保持像質(zhì)穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)溫度自適應(yīng)的光學(xué)無(wú)熱化，使紅外光學(xué)系統(tǒng)能夠在一個(gè)較大的溫度范圍內(nèi)保持良好的成像質(zhì)量。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以顯著優(yōu)點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，適合小型化的非制冷紅外光學(xué)系統(tǒng)使用；（2）具有高的成像分辨率；（3）結(jié)構(gòu)緊湊，制作成本低廉，適宜規(guī)?；a(chǎn)；4）在保證結(jié)構(gòu)緊湊的前提下，采取一系列措施，提高了鏡頭耐振動(dòng)、沖擊的能力；（5）主鏡筒采用一體化設(shè)計(jì)，具有良好的密封性能；在鏡頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可以進(jìn)行了剛度計(jì)算，適當(dāng)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。（6）光學(xué)機(jī)械混合無(wú)熱化使得材料在不同溫度下變形量減小，小的偏移量保證了無(wú)熱化的準(zhǔn)確性，使得不同溫度下的成像效果更好。

本發(fā)明的車載鏡頭的穿霧能力及黑夜識(shí)別能力大大提高駕駛安全性，隨著紅外成像技術(shù)的快速發(fā)展，紅外鏡頭在安防監(jiān)控領(lǐng)等域有著廣泛的應(yīng)用。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

附圖說(shuō)明：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)鏡頭結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-限位壓圈，2-伸縮環(huán)，3-主鏡筒，4-后壓圈，5-連接座，6-彈性墊片，7-BC隔圈，8-AB隔圈，A-正透鏡A，B-負(fù)透鏡B，C-正透鏡C。

具體實(shí)施方式：

如圖1所示，高透霧性雙補(bǔ)償式光機(jī)混合無(wú)熱化長(zhǎng)波紅外車載鏡頭，所述鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)中沿光線自左向右入射方向及自下向上入射方向依次設(shè)有正透鏡A、負(fù)透鏡B和正透鏡C。

在本實(shí)施例中，沿光線入射方向，所述正透鏡A和負(fù)透鏡B之間的空氣間隔是5.5mm。所述負(fù)透鏡B和正透鏡C之間的空氣間隔是3mm。

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，成像焦平面發(fā)生偏移；

（2）伸縮環(huán)對(duì)溫度較敏感，通過(guò)熱脹冷縮帶動(dòng)主鏡筒3移動(dòng)，補(bǔ)償鏡片R值變化帶來(lái)的焦平面的偏移；

（3）彈性墊片6則用于補(bǔ)償機(jī)械移動(dòng)帶來(lái)的空間變化，保證鏡頭在不同溫度下主鏡筒的穩(wěn)定性；

（4）三片透鏡分別使用IRG206和ZnSe中的一種，不同材料的透鏡在溫度變化時(shí)對(duì)光路有不同的影響，相互補(bǔ)償后實(shí)現(xiàn)光學(xué)無(wú)熱化；

（5）上述光學(xué)無(wú)熱化和機(jī)械無(wú)熱化相互配合，完成光學(xué)機(jī)械混合無(wú)熱化，保證鏡頭在一個(gè)溫度范圍內(nèi)成像的清晰度；

在本實(shí)施例中，由上述鏡片組構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)達(dá)到了如下的技術(shù)指標(biāo)：

工作波段：8μm-12μm；（2）焦距：f′=14.5mm；（3）探測(cè)器：長(zhǎng)波紅外非制冷型384×288，25μm；（4）視場(chǎng)角： 45°；（5）相對(duì)孔徑D/ f′：1/0.9；正透鏡A的中心厚度可以為2.8 mm、負(fù)透鏡B的中心厚度可以為5 mm和正透鏡C的中心厚度可以為3.2 mm。

負(fù)透鏡B片S1面為非球面，其參數(shù)可以通過(guò)下面公式計(jì)算

在本實(shí)施例中，所述連接座和主鏡筒之間設(shè)置有用于定位保證距離的可通過(guò)熱脹冷縮的原理進(jìn)行伸縮的伸縮機(jī)構(gòu)組，實(shí)現(xiàn)機(jī)械無(wú)熱化；另外通過(guò)不同特性材料的組合來(lái)消除溫度的影響，在較大范圍內(nèi)保持像質(zhì)穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)溫度自適應(yīng)的光學(xué)無(wú)熱化，使紅外光學(xué)系統(tǒng)能夠在一個(gè)較大的溫度范圍內(nèi)保持良好的成像質(zhì)量；所述伸縮結(jié)構(gòu)包括伸縮環(huán)2和彈性墊片6。

在本實(shí)施例中，所述所述主鏡筒和連接座之間設(shè)置有用于補(bǔ)償位移量的補(bǔ)償彈性墊片7，所述連接座設(shè)計(jì)了M33X0.75-6g的螺紋牙和攝像機(jī)配合。

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