气体成像连续变焦镜头的制作方法

本申请涉及光机设计，特别是一种气体成像连续变焦镜头。

背景技术：

1、燃气气体泄漏易引发事故，事故易造成经济损失、环境污染和人身伤害，严重威胁到人民的生命财产安全。如何实现有害气体泄漏的快速检测，泄漏源位置精准定位，合理分析泄漏气体的空间分布及扩散趋势，杜绝重大气体泄漏事故的发生已经成为急需解决的问题。

2、气体成像的原理是根据背景吸收气体成像和红外辐射吸收技术，实现对泄露气体及泄露位点的快速检测。热像仪镜头扫描检测区域时，一旦镜头扫描过漏点附近区域时，由于该区域的气体浓度较高，从目标(管道、设备等)发出来的红外线穿过泄漏的气体后，部分辐射被吸收，到达红外热像仪焦平面阵列的热辐射能量比其他没有气体泄漏的管道少，引起的像元温升比没有气体泄漏管道段要低，实现对管道漏点的检测。

3、现有热像仪镜头存在以下问题：

4、1、整体体积较大，难以满足探测对镜头整体体积的要求，例如cn201710325330.1中公开的《一种红外热像仪》；

5、2、现有红外镜头用于气体成像时，易受检测环境中存在的其他热辐射物体产生的热辐射影响，同时检测环境的温度、湿度无法控制，气体成像系统的检测结果与实际漏点的检测结果存在误差，影响检测精度。

技术实现思路

1、本申请针对上述技术问题提供了一种气体成像连续变焦镜头，该镜头结构紧凑整体小巧，便于装配，具有高成像质量、高空间分辨率、结构紧凑、变倍及补偿行程短、探测距离远、重量轻及耐振动和冲击的性能，变焦使用时传动平稳，可消除杂散光，引入非球面和衍射面面型，充分校正像差使光学系统理论设计mtf接近衍射极限，弥散斑满足探测器使用要求，有利于提高气体成像结果的准确率。

2、本申请提供了一种气体成像连续变焦镜头，包括：光学系统和变焦机械组件；光学系统容纳设置于变焦机械组件中，变焦机械组件调节光学系统中的可变间隔距离；

3、光学系统包括：从物像端至成像端依次设置：光焦度为正的前固定组镜片a、光焦度为负的变倍组镜片b、光焦度为正的第一补偿组镜片c、光焦度为负的第二补偿组镜片d、光焦度为正的调焦组镜片e和光焦度为正的后固定组镜片f；

4、前固定组镜片a为正弯月透镜，变倍组镜片b为双凹负透镜，第一补偿组镜片c为双凸负透镜，第二补偿组镜片d为正弯月透镜，调焦组镜片为负弯月透镜，后固定组镜片f为正弯月透镜；

5、变焦机械组件包括：变倍组件、调焦组件、以及容纳设置于主镜筒中的：前固定组、变倍组、第一补偿组件、第二补偿组件、调焦组和后固定组；前固定组、变倍组、第一补偿组件、第二补偿组件、调焦组和后固定组从镜头的物像端向目像端依序设置；

6、变倍组件包括：变倍驱动组件、凸轮筒；变倍驱动组件、凸轮筒驱动连接；凸轮筒套设于主镜筒中部，并分别与变倍组、第一补偿组件、第二补偿组件驱动连接；

7、调焦组件包括：调焦驱动组件、调焦筒；调焦筒插设于主镜筒的目像端上，并与调焦驱动组件驱动连接；调焦组容纳设置于调焦筒内并随调焦筒转动；

8、第二补偿组件包括：第三镜框和第四压圈；第二补偿组镜片d容纳设置于第三镜框中并通过第四压圈压设安装；第三镜框的一端面上设置减重环形槽，另一端面上设置多个减重孔。

9、优选地，前固定组镜片a、变倍组镜片b之间设置可变空气间隔a1；变倍组镜片b、第一补偿组镜片c之间设置可变空气间隔b1；第一补偿组镜片c、第二补偿组镜片d之间设置可变空气间隔c1；第二补偿组镜片d、调焦组镜片e之间设置可变空气间隔d1；调焦组镜片e、后固定组镜片f之间设置可变空气间隔e1。

10、优选地，调焦组包括：第四镜框和第五压圈，调焦组镜片e容纳于第四镜框内，并通过第五压圈压设于第四镜框内；第四镜框的一端面上设置减重环形槽，另一端面上设置多个减重孔；

11、调焦驱动组件包括：调焦电机、调焦齿圈；调焦电机设置于主镜筒外并与调焦齿圈驱动连接；调焦齿圈套设于调焦筒外并与调焦筒驱动连接。

12、优选地，包括：变倍电机、变倍齿圈；变倍电机安装于主镜筒外，并与变倍齿圈驱动连接；变倍齿圈套设于凸轮筒上，并与凸轮筒驱动连接；

13、减重孔的孔内径为5～6mm；减重孔环绕第三镜框的中心轴均布10～12个；减重孔环绕第四镜框的中心轴均布15～20个。

14、优选地，任两相邻减重孔的圆心与第三镜框的圆心连线所成夹角为20～30°；任两相邻减重孔的圆心与第四镜框的圆心连线所成夹角为12～15°。

15、优选地，前固定组包括：第一压圈；前固定组镜片a容纳设置于主镜筒物像端内，并通过第一压圈压紧安装。

16、优选地，变倍组包括：第一镜框和第二压圈；第一镜框容纳设置于主镜筒内；变倍组镜片b容纳设置于第一镜框内，并通过第二压圈压紧安装于第一镜框内。

17、优选地，第一补偿组件包括：第二镜框和第三压圈；第二镜框容纳安装于主镜筒内；第一补偿组镜片c容纳设置于第二镜框内，并通过第三压圈压紧安装于第二镜框内。

18、优选地，第一镜框、第二镜框、第三镜框和第四镜框的长径比为2～1：1。

19、优选地，前固定组镜片a包括：面s1和面s2，面s1的曲率半径为90～100mm；面s2的曲率半径为200～300mm；变倍组镜片b包括：面s3和面s4，面s3的曲率半径为140～150mm；面s4的曲率半径为120～130mm；第一补偿组镜片c包括：面s5和面s6，面s5的曲率半径为140～150mm；面s6的曲率半径为120～125mm；第二补偿组镜片d包括：面s7和面s8，面s7的曲率半径为20～40mm；面s8的曲率半径为20～30mm；调焦组镜片e包括：面s9和面s10，面s9的曲率半径为20～30mm；面s10的曲率半径为30～40mm；后固定组镜片f包括：面s11和面s12，面s11的曲率半径为50～60mm；面s12的曲率半径为90～100mm。

20、本申请能产生的有益效果包括：

21、1)本申请所提供的气体成像连续变焦镜头，用于安装光学系统的机械组件中，分别对主镜筒、凸轮筒和镜框轻量化设计，有效减轻镜头总质量并到达结构紧凑的设计效果。对镜框长径比、镜片位置和导钉深度进行优化设计。对主镜筒、镜框进行消光螺纹结构设计，有效消除一定的杂散光。

技术特征：

1.一种气体成像连续变焦镜头，其特征在于，包括：光学系统和变焦机械组件；光学系统容纳设置于变焦机械组件中，变焦机械组件调节光学系统中的可变间隔距离；

2.根据权利要求1的气体成像连续变焦镜头，其特征在于，前固定组镜片a、变倍组镜片b之间设置可变空气间隔a1；变倍组镜片b、第一补偿组镜片c之间设置可变空气间隔b1；第一补偿组镜片c、第二补偿组镜片d之间设置可变空气间隔c1；第二补偿组镜片d、调焦组镜片e之间设置可变空气间隔d1；调焦组镜片e、后固定组镜片f之间设置可变空气间隔e1。

3.根据权利要求1的气体成像连续变焦镜头，其特征在于，调焦组包括：第四镜框和第五压圈，调焦组镜片e容纳于第四镜框内，并通过第五压圈压设于第四镜框内；第四镜框的一端面上设置减重环形槽，另一端面上设置多个减重孔；

4.根据权利要求1或3的气体成像连续变焦镜头，其特征在于，包括：变倍电机、变倍齿圈；变倍电机安装于主镜筒外，并与变倍齿圈驱动连接；变倍齿圈套设于凸轮筒上，并与凸轮筒驱动连接；

5.根据权利要求1或3的气体成像连续变焦镜头，其特征在于，任两相邻减重孔的圆心与第三镜框的圆心连线所成夹角为20～30°；任两相邻减重孔的圆心与第四镜框的圆心连线所成夹角为12～15°。

6.根据权利要求1的气体成像连续变焦镜头，其特征在于，前固定组包括：第一压圈；前固定组镜片a容纳设置于主镜筒物像端内，并通过第一压圈压紧安装。

7.根据权利要求6的气体成像连续变焦镜头，其特征在于，变倍组包括：第一镜框和第二压圈；第一镜框容纳设置于主镜筒内；变倍组镜片b容纳设置于第一镜框内，并通过第二压圈压紧安装于第一镜框内。

8.根据权利要求7的气体成像连续变焦镜头，其特征在于，第一补偿组件包括：第二镜框和第三压圈；第二镜框容纳安装于主镜筒内；第一补偿组镜片c容纳设置于第二镜框内，并通过第三压圈压紧安装于第二镜框内。

9.根据权利要求8的气体成像连续变焦镜头，其特征在于，第一镜框、第二镜框、第三镜框和第四镜框的长径比为2～1：1。

10.根据权利要求1的气体成像连续变焦镜头，其特征在于，前固定组镜片a包括：面s1和面s2，面s1的曲率半径为90～100mm；面s2的曲率半径为200～300mm；变倍组镜片b包括：面s3和面s4，面s3的曲率半径为140～150mm；面s4的曲率半径为120～130mm；第一补偿组镜片c包括：面s5和面s6，面s5的曲率半径为140～150mm；面s6的曲率半径为120～125mm；第二补偿组镜片d包括：面s7和面s8，面s7的曲率半径为20～40mm；面s8的曲率半径为20～30mm；调焦组镜片e包括：面s9和面s10，面s9的曲率半径为20～30mm；面s10的曲率半径为30～40mm；后固定组镜片f包括：面s11和面s12，面s11的曲率半径为50～60mm；面s12的曲率半径为90～100mm。

技术总结
本申请公开了一种气体成像连续变焦镜头，变焦机械组件包括：变倍组件、调焦组件、以及容纳设置于主镜筒中的：前固定组、变倍组、第一补偿组件、第二补偿组件、调焦组和后固定组；前固定组、变倍组、第一补偿组件、第二补偿组件、调焦组和后固定组从镜头的物像端向目像端依序设置；第二补偿组件包括：第三镜框和第四压圈；第二补偿组镜片D容纳设置于第三镜框中并通过第四压圈压设安装；第三镜框的一端面上设置减重环形槽，另一端面上设置多个减重孔。该镜头中用于安装光学系统的机械组件中，分别对主镜筒、凸轮筒和镜框轻量化设计，有效减轻镜头总质量并到达结构紧凑的设计效果。

技术研发人员：王春阳,贾钰超,白玉琢,罗永芳,刘福平,李洪兵,夏青松,钟建波,罗宏,王彩萍,史军军,江竞宇,游津京,朱园园,龙蕊,陈丽丽,马彩云,赵康宁
受保护的技术使用者：云南北方光学科技有限公司
技术研发日：20230316
技术公布日：2024/1/13