連續變焦非制冷紅外熱像儀制造技術

本發明專利技術公開了一種連續變焦非制冷紅外熱像儀，包括紅外探測器、大相對孔徑的連續變焦光學系統、結構組件與自動對焦模塊；連續變焦光學系統的相對孔徑大于等于1：1，該連續變焦光學系統包括沿光軸從物方到像方依次設置光學透鏡，包括前固定透鏡、變焦透鏡、補償透鏡、后固定透鏡和調焦透鏡；結構組件包括主鏡筒、變焦凸輪和電機，主鏡筒用于固定連續變焦光學系統中的光學透鏡；變焦凸輪在電機驅動下帶動變焦透鏡與補償透鏡運動，完成光學系統變焦；自動對焦模塊通過對圖像邊緣輪廓的能量值進行提取與分析比較，識別離焦量并驅動電機帶動調焦透鏡，自動對焦。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及紅外熱成像領域，具體涉及一種大相對孔徑的非制冷連續變焦紅外熱 像儀。
技術介紹
非制冷紅外產品在當今得到非常廣泛的應用，由于具有全天候晝夜觀測能力，大 量被用于監控、警戒、監視、偵察、森林防火等諸多領域。相比制冷紅外產品，非制冷紅外熱 像儀不需要對探測器進行制冷，器件成本極大降低，開機時間極大縮短，使用便利，適用范 圍更廣。 連續變焦非制冷紅外熱像儀，具有連續變焦能力的紅外鏡頭，由于可以對遠近目 標都清晰成像，為使用者提供了最為適宜的畫面與視場，在非制冷紅外產品得到越來越多 的應用。 目前經公開發表的連續變焦非制冷紅外熱像儀，雖然具有連續變焦功能，但大多 存在以下缺陷： (1)相對孔徑偏小，較小的相對孔徑會導致光學鏡頭收集紅外熱輻射的能力下降， 當與較低靈敏度的紅外探測器配合使用時，圖像對比度會明顯變差，噪聲增加，圖像效果較 差。 (2)缺少自動對焦技術，當目標距離發生變化或環境溫度發生改變時，紅外系統由 于其材料的特殊性，焦面會發生偏移，圖像會變模糊，此時就需要光學系統進行調整，適應 焦面偏移，而且調整量與鏡頭焦距相關。當前的連續變焦紅外鏡頭都缺乏自動對焦模塊，往 往需要人工參與調整，一旦變焦就需要使用者進行調焦，操作繁瑣，效率低下。
技術實現思路
本專利技術針對現有連續變焦非制冷紅外熱像儀存在的不足，提供了一種具有大相對 孔徑與自動對焦功能的連續變焦紅外熱像儀，熱像儀包含連續變焦光學系統、結構組件、自 動對焦模塊，能夠顯著提升紅外熱像儀的性能，具有更好的適應性與實用性。 本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是： 本專利技術產生的有益效果是：本專利技術采用負組變焦、正組補償的多非球面大相對孔 徑光學系統，相對孔徑達到1:1以上，可以達到更遠的作用距離與更佳的圖像效果；優化設 計調焦透鏡，采用后組透鏡進行調焦補償，能夠充分補償環境溫度變化導致的離焦，調焦效 果比優化前明顯提升。集成自動對焦控制模塊，通過對圖像邊緣輪廓的能量值進行提取與 分析比較，識別離焦量并驅動電機帶動調焦透鏡，保證光學系統焦面不動，始終保持圖像的 清晰。 進一步地，將多種紅外光學材料進行合理搭配，充分消除系統像差，取得了優異的 成像質量?！靖綀D說明】 下面將結合附圖及實施例對本專利技術作進一步說明，附圖中： 圖1本專利技術熱像儀整體示意圖； 圖2a為光學系統150mm長焦端示意圖； 圖2b為光學系統30mm短焦端不意圖； 圖3為光學系統變焦鏡組與補償鏡組運動曲線圖。 其中1為前固定物鏡，2為變焦透鏡，3為補償透鏡，4為補償透鏡，5為后組透鏡 一，6為調焦透鏡，7為后組透鏡三，8為主鏡筒，9為支架，10為齒輪，11為電機，12為紅外探 測器，13為自動對焦模塊，14為后殼體，15為變焦凸輪。【具體實施方式】 為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本專利技術，并不 用于限定本專利技術。 本專利技術提供一種連續變焦非制冷紅外熱像儀，如圖1所示，包括放置于光學系統 像面位置的紅外探測器12、大相對孔徑的連續變焦光學系統、結構組件與自動對焦模塊 13 ； 本專利技術的連續變焦光學系統的相對孔徑大于等于1 :1，該連續變焦光學系統包括 沿光軸從物方到像方依次設置光學透鏡，包括前固定透鏡1、變焦透鏡2、補償透鏡3與補償 透鏡4、后組透鏡5與后組透鏡7、調焦透鏡6 ;本專利技術實施例中補償透鏡可包括兩個，補償 透鏡3和補償透鏡4。本專利技術的一個實施例中，為了實現大相對孔徑，增加了光學系統的口 徑，能夠接收更多的目標熱輻射。光學系統中設置了多個彎月透鏡，如后組透鏡5與調焦透 鏡6,從而能夠消除大相對孔徑帶來的系統像差，使得光學系統的相對孔徑為1 :0. 9。 結構組件包括主鏡筒8、變焦凸輪15和電機11，主鏡筒8用于固定連續變焦光學 系統中的光學透鏡；變焦凸輪15在電機11驅動下帶動變焦透鏡2與補償透鏡運動，完成光 學系統變焦；圖3為光學系統變焦鏡組與補償鏡組運動曲線圖。其中系列1為變焦透鏡運 動曲線，系列2為補償透鏡運動曲線。 自動對焦模塊13通過對圖像邊緣輪廓的能量值進行提取與分析比較，識別離焦 量并驅動電機帶動調焦透鏡6,自動對焦，保證光學系統焦面不動，始終保持圖像的清晰。自 動對焦模塊13可集成于紅外熱像儀的電氣組件中。 本專利技術的一個實施例中，如圖1所示，第一片透鏡為前固定透鏡1，采用單晶鍺材 料，形狀為凸凹透鏡，凸面朝向物方，為正屈光度；第二片透鏡為變焦透鏡，采用單晶鍺材 料，形狀為雙凹透鏡，為負屈光度；第三片透鏡為補償透鏡一，采用單晶鍺材料，形狀為雙凸 透鏡，為正屈光度；第四片透鏡為補償透鏡二，采用硒化鋅材料，形狀為凹凸透鏡，凸面朝向 像方，為負屈光度；第五片透鏡為后組透鏡一，采用單晶鍺材料，形狀為凹凸透鏡，凸面朝向 物方，為正屈光度；第六片透鏡為調焦透鏡，采用單晶鍺材料，形狀為凹凸透鏡，凸面朝向像 方，為負屈光度；第七片透鏡為后組透鏡三，采用單晶鍺材料，形狀為凹凸透鏡，凸面朝向物 方，為正屈光度。光學系統為5倍連續變焦系統，長焦端焦距為150mm(如圖2a所示），短焦 端焦距為30mm(如圖2b所示），光學系統在30mm~150mm焦距范圍內均可以清晰成像。 本專利技術的一個較佳實施例中，如下表1所示，列出了本專利技術中連續變焦光學系統 的具體參數。表1連續變焦光學系統的具體參數 在表1中，曲率半徑是指每個表面的曲率半徑，間距是指相鄰兩表面之間的距離， 舉例來說，表面S1的間距，即表面S1至表面S2間的距離。玻璃材料是該透鏡的制作加工 所用的材料。其中目鏡一和后固定組透鏡一為鍺基地上的高次非球面。下表2列出了表面 S2、表面S4的非球面系數。 表2表面S2、S4的非球面系數 非球面以面頂點為基準的光軸方向的位變定義如下： 其中，各參數含義如下： Z:光軸方向的位變 H:光軸的高 c:透鏡曲率 K:二次曲面系數 A當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種連續變焦非制冷紅外熱像儀，其特征在于，包括紅外探測器、大相對孔徑的連續變焦光學系統、結構組件與自動對焦模塊；所述連續變焦光學系統的相對孔徑大于等于1：1，該連續變焦光學系統包括沿光軸從物方到像方依次設置光學透鏡，包括前固定透鏡、變焦透鏡、補償透鏡、后固定透鏡和調焦透鏡；所述結構組件包括主鏡筒、變焦凸輪和電機，所述主鏡筒用于固定連續變焦光學系統中的光學透鏡；變焦凸輪在電機驅動下帶動變焦透鏡與補償透鏡運動，完成光學系統變焦；所述自動對焦模塊通過對圖像邊緣輪廓的能量值進行提取與分析比較，識別離焦量并驅動電機帶動所述調焦透鏡，自動對焦。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭良賢，李勇，胡鋒，雷志雄，熊濤，馬力，
申請(專利權)人：湖北久之洋紅外系統股份有限公司，
類型：發明
國別省市：湖北;42