一种头盔式单目广角低照度cmos夜视仪的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种头盔式单目广角低照度CMOS夜视仪，包括物镜系统机构、主壳体结构、目镜系统机构、电源机构、旋钮开关、低照度CMOS探测器、信号处理与控制系统、OLED显示屏；物镜系统机构设置于主壳体结构前端，目镜系统机构设置于主壳体结构后端，低照度CMOS探测器设置于主壳体结构内且置于物镜系统机构后端，信号处理与控制系统设置于低照度CMOS探测器后端，用于将低照度CMOS探测器接收到的信号显示于OLED显示屏，OLED显示屏设置于主壳体结构内且置于信号处理与控制系统后端用于成像，旋钮开关设置于主壳体结构上，用于电源的开关以及补光灯的开关；其中物镜系统机构包括沿直线方向往复移动的物镜框，以及设置于物镜框内的双高斯物镜组。
【专利说明】
一种头盔式单目广角低照度CMOS夜视仪
技术领域
[0001]本发明涉及一种夜视成像技术，特别是一种一种头盔式单目广角低照度CMOS夜视仪。
【背景技术】
[0002]夜视仪，以像增强器为核心器件的夜间外瞄准具，其工作时不用红外探照灯照明目标，而利用微弱光照下目标所反射光线通过像增强器在荧光屏上增强为人眼可感受的可见图像来观察和瞄准目标，在军用侦查设备中应用广泛，现在市面上所售的夜视仪结构复杂，且功能单一，申请号为CN200920057545.0公开了一种夜视仪，包括壳体，在壳体上前后依次安装有镜头组件、成像显示器和眼杯装置，镜头组件与成像显示器之间设有单板机摄像组件，成像显示器和单板机摄像组件与控制组件连接，控制组件上设有存储卡接口，壳体内还设有电源供电装置，能够可以在低亮度环境下用肉眼进行观察、监视，而且，由于在夜视仪内设有单板机摄像组件，可以将夜视仪所观察到的影像通过拍摄或者录像保存下来，但此类夜视仪却只限在夜间使用，且使用的距离范围小，不方便远距离使用。
[0003]此外，目前的夜视仪，通常都只采用红外线作为光源，但是这样的夜视仪注定会有红外线光斑出现在夜视仪表面，也会出现在被监控区域，不利于无扰动的监控拍摄，其次，目前的夜视仪其长度较大，放大倍数越高，其长度越大，其放大倍数是依赖物镜本身的调节来实现的，大大限制了其尺寸。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种头盔式单目广角低照度CMOS夜视仪，包括物镜系统机构、主壳体结构、目镜系统机构、电源机构、旋钮开关、低照度CMOS探测器、信号处理与控制系统、OLED显示屏。物镜系统机构设置于主壳体结构前端，目镜系统机构设置于主壳体结构后端，低照度CMOS探测器设置于主壳体结构内且置于物镜系统机构后端，信号处理与控制系统设置于低照度CMOS探测器后端，用于将低照度CMOS探测器接收到的信号显示于OLED显示屏，OLED显示屏设置于主壳体结构内且置于信号处理与控制系统后端用于成像，旋钮开关设置于主壳体结构上，用于电源的开关，以及补光灯的开关;其中物镜系统机构包括沿直线方向往复移动的物镜框，以及设置于物镜框内的双高斯物镜组。
[0005]基于上述夜视仪，所述双高斯物镜组包括同轴的六枚透镜和孔径光阑，其中所述透镜和孔径光阑依据光线入射方向依次为第一凹凸透镜、第二凹凸透镜、第三凹凸透镜、孔径光阑、第四凹凸透镜、第五凹凸透镜、第六双凸透镜;所述第二凹凸透镜后端面与第三凹凸透镜前端面曲率半径相同且胶合，所述第四凹凸透镜的后端面与第五凹凸透镜的前端面曲率半径相同且胶合。
[0006]基于上述夜视仪，所述目镜系统机构包括沿直线方向往复移动的目镜框和设置于目镜框内的同轴且对称设置的四枚透镜，所述透镜依据光线入射方向依次为第七平凹透镜，第八双凸透镜、第九双凸透镜、第十平凹透镜;其中第七平凹透镜后端面与第八双凸透镜前端面曲率半径相同且胶合，第九双凸透镜后端面与第十平凹透镜前端面曲率半径相同且胶合。
[0007]基于上述夜视仪，该夜视仪还包括设置于主壳体结构内的补光灯机构，所述补光灯机构包括聚焦镜座、补光灯压盖、光源、聚光镜调焦筒、聚光镜、聚光镜筒;其中聚焦镜座设置于主壳体结构内壁，其内设置通孔，主壳体结构壁面上设置相应开口，补光灯压盖与聚光镜调焦筒连接，光源设置于聚光镜调焦筒内并固定于补光灯压盖上，聚光镜筒设置于聚焦镜座的通孔内壁上且与聚光镜调焦筒内壁螺纹连接，聚光镜设置于聚光镜筒中。
[0008]作为本发明的一种改进，旋钮开关设置为三档，其中第一档关;第二档系统工作，补光灯关;第三档系统工作同时补光灯打开。
[0009]因为夜视仪是装在头盔上的，因此重量越轻、体积越小越好，在野外无法充电，因此待机时间越长越好，本夜视仪由于低照度COMS探测器的优势，使它与它种类如红外、微光夜视仪相比具有体积小、功耗低等特点，本夜视仪采用旋钮开关，可进行3档操作，比按键开关更方便对电源通断以及补光灯开关的控制;外壳采用整体结构，使得密封性能更好；目镜以及物镜的多头螺纹调焦机构，使得夜视仪能够更快的聚焦;补光灯的调节机构方便对光源进行聚焦，能够对所需场景进行更充分的补光。
[0010]下面结合说明书附图对本发明作进一步描述。
【附图说明】
[0011]图1为本发明整体结构示意图，其中图1(a)为等轴测图，图1(b)为仰视图，图1(c)为主剖视图。
[0012]图2为本发明物镜系统机构示意图。
[0013]图3为本发明目镜系统机构示意图。
[0014]图4为本发明补光灯机构示意图。
【具体实施方式】
[0015]结合图1，一种头盔式单目广角低照度CMOS夜视仪，其特征在于，包括物镜系统机构1、主壳体结构2、目镜系统机构4、电源机构5、旋钮开关7、低照度CMOS探测器8、信号处理与控制系统9、0LED显示屏10;其中
[0016]物镜系统机构I设置于主壳体结构2前端，
[0017]目镜系统机构4设置于主壳体结构2后端，
[0018]低照度CMOS探测器8设置于主壳体结构2内且置于物镜系统机构I后端，
[0019]信号处理与控制系统9设置于低照度CMOS探测器8后端，用于将低照度CMOS探测器8接收到的信号显示于OLED显示屏10，
[0020]OLED显示屏10设置于主壳体结构2内且置于信号处理与控制系统9后端用于成像，OLED显示屏中心与目镜系统机构4对正，
[0021 ] 旋钮开关7设置于主壳体结构2上，用于调节OLED显示屏10与低照度CMOS探测器8之间的距离。旋钮开关7设置三档，对电源通断以及补光灯开关进行控制。
[0022]本发明所述的夜视仪还包括补光灯机构6，当光照低于I X 10—3照度时，打开补光灯工作。
[0023]本发明所述的夜视仪还包括设置于主壳体结构2上的悬挂结构3，用于与外部装置连接。
[0024]结合图2，物镜系统机构I包括沿直线方向往复移动的物镜框1-1，以及设置于物镜框1-1内的双高斯物镜组1-6。所述双高斯物镜组1-6包括同轴的六枚透镜和孔径光阑1-8。其中所述透镜和孔径光阑1-8依据光线入射方向依次为第一凹凸透镜、第二凹凸透镜、第三凹凸透镜、孔径光阑1-8、第四凹凸透镜、第五凹凸透镜、第六双凸透镜;所述第二凹凸透镜后端面与第三凹凸透镜前端面曲率半径相同且胶合，所述第四凹凸透镜的后端面与第五凹凸透镜的前端面曲率半径相同且胶合。所述物镜框1-1通过镜座1-10连接主壳体结构2，所述物镜框1-1外壁设有外螺纹，物镜座1-10内壁上设有内螺纹，二者螺纹连接，通过转动物镜框1-1实现物镜框1-1在镜座1-10上沿直线方向往复移动。为便于安放双高斯物镜组1-6，物镜框1-1的通孔设计为台阶状，与物镜框1-1的前端面一起构成三级台阶，其中双高斯物镜组1-6位于内经最小的通孔部分中。为固定双高斯物镜组1-6的不同透镜，设计压圈和隔圈对透镜进行固定，固定方式如下:
[0025]1、所述第一凹凸透镜通过设置于物镜框1-1内壁的第一环形压圈1-2固定；
[0026]2、所述第二凹凸透镜通过设置于物镜框1-1内壁的第一环形隔圈1-3固定，且第一环形隔圈1-3使第一凹凸透镜后端面与第二凹凸透镜前端面在轴向上存有一间隙；
[0027]3、所述第五凹透镜通过设置于物镜框1-1内壁的第二环形隔圈1-7固定，且第二环形隔圈1-7使第五凹凸透镜后端面与第六凹凸透镜前端面在轴向上存有一间隙；
[0028]4、所述第六双凸透镜通过物镜框1-1内壁后端的凸起固定。
[0029]其中第一环形压圈1-2位于内经处于中间位置的物镜框1-1通孔部分的内壁上，第一环形隔圈1-3、第二环形隔圈1-7均位于内经最小的物镜框1-1通孔部分，且第三凹透镜、第四凹透镜和第五凹透镜还置于第二环形隔圈1-7的通孔内。为了限制物镜框1-1的位移，所述物镜框1-1后端设置一限位环1-5。限位环1-5可以限制物镜框的位移在一定区间内移动，该移动区间的前后两个端点分别为限位环1-5碰触物镜座1-10壁面时物镜框1-1所在位置和限位环碰触主壳体结构2壁面时物镜框1-1所在位置。在物镜框1-1和物镜座1-10之间设置密封圈1-9，起到密封和增加阻尼作用。通过转动物镜框1-1，调节焦距使景物成像聚焦在低照度CMOS探测器的探测面上。所述镜座1-10之间设置调整垫片1-4，用于调节后截距。
[0030]结合图3，所述目镜系统机构4包括沿直线方向往复移动的目镜框4-4和设置于目镜框4-4内的同轴且对称设置的四枚透镜，所述透镜依据光线入射方向依次为第七平凹透镜，第八双凸透镜、第九双凸透镜、第十平凹透镜;其中第七平凹透镜后端面与第八双凸透镜前端面曲率半径相同且胶合，第九双凸透镜后端面与第十平凹透镜前端面曲率半径相同且胶合。第七平凹透镜通过压圈4-3固定。所述目镜框4-4与目镜座4-1螺纹连接，目镜座4-1固定于主壳体结构2上。目镜框4-4上设置手轮4-5，二者通过螺钉4-9固定连接，通过旋转手轮4-5调节对焦，使目镜焦点落在OLED显示屏上。本发明在设计过程中，手轮4-5为筒形，目镜框4-4置于手轮4-5中并固定，且二者之间设置一间隙，目镜座4-1为筒形，插于目镜框4-4和手轮4-5的间隙中，并与目镜座4-1螺纹连接。所述第八双凸透镜、第九双凸透镜之间设置第三隔圈4-6，用于使第八双凸透镜后端面与第九双凸透镜前端面在轴向上存有一间隙。目镜座4-1和手轮4-5之间设置密封圈4-7，用于密封和增加阻尼。目镜座4-1和主壳体结构2之间设置调整垫片4-2，用于调节后截距。目镜系统机构后端设置眼罩4-10。[0031 ] 结合图4，所述补光灯机构6包括聚焦镜座6-1、补光灯压盖6-5、光源6-6、聚光镜调焦筒6-4、聚光镜6-3、聚光镜筒6-2。其中聚焦镜座6-1设置于主壳体结构2内壁，其内设置通孔，主壳体结构2壁面上设置相应开口，补光灯压盖6-5与聚光镜调焦筒6-4连接，光源6-6设置于聚光镜调焦筒6-4内并固定于补光灯压盖6-5上，聚光镜筒6-2设置于聚焦镜座6-1的通孔内壁上且与聚光镜调焦筒6-4内壁螺纹连接，聚光镜6-3设置于聚光镜筒6-2中。
【主权项】
1.一种头盔式单目广角低照度CMOS夜视仪，其特征在于，包括物镜系统机构(I)、主壳体结构(2)、目镜系统机构(4)、电源机构(5)、旋钮开关(7)、低照度CMOS探测器(8)、信号处理与控制系统(9)、0LED显示屏(10);其中 物镜系统机构(I)设置于主壳体结构(2)前端， 目镜系统机构(4)设置于主壳体结构(2)后端， 低照度CMOS探测器(8)设置于主壳体结构(2)内且置于物镜系统机构(I)后端， 信号处理与控制系统(9)设置于低照度CMOS探测器(8)后端，用于将低照度CMOS探测器(8)接收到的信号显示于OLED显示屏(10)， OLED显示屏(10)设置于主壳体结构(2)内且置于信号处理与控制系统(9)后端用于成像， 电源机构(5)设置于主壳体结构(2)内，为夜视仪提供工作电压， 旋钮开关(7)设置于主壳体结构(2)上，控制电源通断;其中 物镜系统机构(I)包括沿直线方向往复移动的物镜框(1-1)，以及设置于物镜框(1-1)内的双高斯物镜组(1-6)。2.根据权利要求1所述的夜视仪，其特征在于，所述双高斯物镜组(1-6)包括同轴的六枚透镜和孔径光阑(1-8)，其中 所述透镜和孔径光阑(1-8)依据光线入射方向依次为第一凹凸透镜、第二凹凸透镜、第三凹凸透镜、孔径光阑(1-8)、第四凹凸透镜、第五凹凸透镜、第六双凸透镜;所述第二凹凸透镜后端面与第三凹凸透镜前端面曲率半径相同且胶合，所述第四凹凸透镜的后端面与第五凹凸透镜的前端面曲率半径相同且胶合。3.根据权利要求1所述的夜视仪，其特征在于，所述目镜系统机构(4)包括沿直线方向往复移动的目镜框(4-4)和设置于目镜框(4-4)内的同轴且对称设置的四枚透镜，所述透镜依据光线入射方向依次为第七平凹透镜，第八双凸透镜、第九双凸透镜、第十平凹透镜;其中第七平凹透镜后端面与第八双凸透镜前端面曲率半径相同且胶合，第九双凸透镜后端面与第十平凹透镜前端面曲率半径相同且胶合。4.根据权利要求1所述的夜视仪，其特征在于，该夜视仪还包括设置于主壳体结构(2)内的补光灯机构(6)，补光灯机构(6)由旋钮开关(7)控制，所述补光灯机构(6)包括聚焦镜座(6-1 )、补光灯压盖(6-5)、光源(6-6)、聚光镜调焦筒(6-4)、聚光镜(6-3)、聚光镜筒(6-2);其中 聚焦镜座(6-1)设置于主壳体结构(2)内壁，其内设置通孔，主壳体结构(2)壁面上设置相应开口， 补光灯压盖(6-5)与聚光镜调焦筒(6-4)连接， 光源(6-6)设置于聚光镜调焦筒(6-4)内并固定于补光灯压盖(6-5)上， 聚光镜筒(6-2)设置于聚焦镜座(6-1)的通孔内壁上且与聚光镜调焦筒(6-4)内壁螺纹连接， 聚光镜(6-3)设置于聚光镜筒(6-2)中。5.根据权利要求2所述的夜视仪，其特征在于，所述物镜框(1-1)通过镜座(1-10)连接主壳体结构(2)，所述物镜框(1-1)在镜座(1-1 O)上沿直线方向往复移动； 所述第一凹凸透镜通过设置于物镜框(1-1)内壁的第一环形压圈(1-2)固定； 所述第二凹凸透镜通过设置于物镜框(1-1)内壁的第一环形隔圈(1-3)固定，且第一环形隔圈(1-3)使第一凹凸透镜后端面与第二凹凸透镜前端面在轴向上存有一间隙； 所述第五凹透镜通过设置于物镜框(1-1)内壁的第二环形隔圈(1-7)固定，且第二环形隔圈(1-7)使第五凹凸透镜后端面与第六凹凸透镜前端面在轴向上存有一间隙； 所述第六双凸透镜通过物镜框(1-1)内壁后端的凸起固定。6.根据权利要求5所述的夜视仪，其特征在于，所述物镜框(1-1)后端设置一限位环(1-5)，用于限制物镜框(1-1)的位移。7.根据权利要求5所述的夜视仪，其特征在于，所述镜座(1-10)之间设置调整垫片(1-4)，用于调节后截距。8.根据权利要求3所述的夜视仪，其特征在于，所述目镜框(4-4)与目镜座(4-1)螺纹连接，目镜座(4-1)固定于主壳体结构(2)上，目镜框(4-4)上设置手轮(4-5)，通过旋转手轮(4-5)调节对焦； 所述第八双凸透镜、第九双凸透镜之间设置第三隔圈(4-6)，用于使第八双凸透镜后端面与第九双凸透镜前端面在轴向上存有一间隙。9.根据权利要求1所述的夜视仪，其特征在于，主壳体结构(2)上设置悬挂结构(3)，用于与外部装置连接。
【文档编号】G02B23/12GK105892036SQ201610397282
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月7日
【发明人】邱亚峰, 任桃桃
【申请人】南京理工大学