一种尾片调焦红外镜头、红外光学设备及调控方法与流程

1.本发明涉及光学镜头技术领域，特别涉及一种尾片调焦红外镜头、红外光学设备及调控方法。


背景技术：

2.红外热成像是一种无需光照工作，能远距离探测、识别目标，并能探测目标温度的技术，广泛应用于夜视、医用、军用、安保等领域，具有广阔的应用前景和使用价值。近年来，红外成像技术的应用广度和深度都有了长足的发展。而随着平安城市的要求不断更新，利用红外技术的成像镜头也逐渐深入人们生活的方方面面。现有同类型的红外调焦镜头采用伺服电机和编码器组合，要求镜片组镜框和主镜筒的高精度配合，加工和装调难度大，成本高，而且增加产品体积和功耗，对于一些低成本、小体积的红外调焦镜头来说，极大的削弱了产品的竞争力。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的是提出一种尾片调焦红外镜头、红外光学设备及调控方法，旨在解决现有同类型的红外调焦镜头加工和装调难度大，成本高的问题。
4.为实现上述目的，本发明提出的一种尾片调焦红外镜头，包括：
5.主镜筒，沿前后向开设有第一腔室，所述第一腔室内安装有第一镜片组；
6.镜框，沿前后向滑动安装在所述第一腔室内，所述镜框内开设有第二腔室，所述第二腔室内安装有第二镜片组；
7.驱动结构，驱动所述镜框在所述主镜筒内滑动，用以调节所述第一镜片组和所述第二镜片组之间的距离；
8.控制装置，用于控制所述驱动结构驱动所述镜框在所述第一腔室内滑动；以及，
9.信号传输装置，设于所述第一腔室内，在所述镜框滑动至所述信号传输装置的位置时，以向所述控制装置传输信号。
10.可选地，所述驱动结构包括：
11.驱动电机，安装在所述主镜筒上，所述驱动电机的输出轴固定连接有丝杆，所述丝杆沿前后向延伸；以及，
12.传动螺母，固定安装在所述镜框上，所述传动螺母与所述丝杆螺纹连接；
13.其中，所述主镜筒与所述镜框之间设有限制结构，以使所述镜框与所述主镜筒止转配合。
14.可选地，所述限制结构包括多个导杆，多个所述导杆沿前后向延伸，且固定在所述主镜筒内，所述镜框在对应多个所述导杆的位置均开设有定位孔，每一所述导杆均滑动设置在对应的所述定位孔内。
15.可选地，所述控制装置包括柔性电路板，所述柔性电路板固定安装在所述主镜筒上，所述柔性电路板与所述驱动电机和所述信号传输装置均电连接，用以传输信号。
16.可选地，所述信号传输装置包括光电耦合器。
17.可选地，所述主镜筒的后端可拆卸连接有后盖，所述后盖的端面上开设有通孔，所述主镜筒在所述第一腔室的后端开设有滑槽，所述镜框滑动设置在所述滑槽内，所述后盖安装在所述主镜筒时，以限制所述镜框与所述主镜筒分离。
18.可选地，所述第一镜片组包括多个第一镜片，每一所述第一镜片均通过第一压圈安装在所述第一腔室内，每一所述第一镜片与对应的所述第一压圈之间均设有密封圈。
19.可选地，所述第二镜片组包括多个第二镜片，每一所述第二镜片均通过第二压圈安装在所述第二腔室内。
20.本发明还提出一种红外光学设备，所述红外光学设备包括尾片调焦红外镜头，所述尾片调焦红外镜头包括主镜筒、镜框、驱动结构、控制装置以及信号传输装置，所述主镜筒沿前后向开设有第一腔室，所述第一腔室内安装有第一镜片组；所述镜框沿前后向滑动安装在所述第一腔室内，所述镜框内开设有第二腔室，所述第二腔室内安装有第二镜片组；所述驱动结构驱动所述镜框在所述主镜筒内滑动，用以调节所述第一镜片组和所述第二镜片组之间的距离；所述控制装置用于控制所述驱动结构驱动所述镜框在所述第一腔室内滑动；所述信号传输装置设于所述第一腔室内，在所述镜框滑动至所述信号传输装置的位置时，以向所述控制装置传输信号。
21.本发明还提出一种基于所述红外光学设备的装调方法，包括以下步骤：
22.s1：通过驱动结构带动镜框移动到信号传输装置的位置，记录该位置的信号，标记为“零点”；
23.s2：控制驱动结构使镜框分别往前和往后移动到极限距离，同时记录镜框往前和往后移动时驱动结构工作的状态；
24.s3：根据实际使用要求计算镜框相对“零点”需要移动的方向和距离，控制驱动结构带动镜框移动，完成对镜框位置的调整。
25.本发明技术方案中，通过所述驱动结构驱动所述镜框移动到所述信号传输装置的位置，此时，所述信号传输装置向所述控制装置传输信号，所述控制装置记录所述镜框位于所述信号传输装置的位置时的信号值，并标记此位置为所述镜框根据实际焦距调节需求进行移动的初始位置，然后通过所述驱动结构驱动所述镜框在所述第一腔室内滑动至远离成像面的最远距离、以及靠近成像面的最近距离，并通过所述控制装置记录所述驱动结构在驱动所述镜框移动时的状态信息，最后，所述控制装置通过实际使用要求计算所述镜框相对于初始位置需要移动的方向和距离，控制所述驱动结构完成对所述镜框位置的调整，调节所述第一镜片组和所述第二镜片组之间的距离，进而进行焦距调节，整个操作过程实现开环控制，无需在所述驱动结构工作时将运动状态信息反馈给所述控制装置，即本发明中的所述尾片调焦红外镜头能够实现开环控制，使整个所述尾片调焦红外镜头的加工和装调难度低，成本低。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以
根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
27.图1为本发明提供的尾片调焦红外镜头的一实施例的剖视结构示意图；
28.图2为图1中主镜筒的剖视结构示意图；
29.图3为图1中驱动结构、信号传输装置以及控制装置在主镜筒内的分布结构示意图。
30.附图标号说明：
31.标号名称标号名称100尾片调焦红外镜头8信号传输装置1主镜筒81光电耦合器2第一腔室9限制结构3第一镜片组91导杆31第一镜片10定位孔4镜框11控制装置5第二腔室110柔性电路板6第二镜片组12后盖61第二镜片13通孔7驱动结构14滑槽71驱动电机15第一压圈72丝杆16密封圈73传动螺母17第二压圈
32.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
35.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
36.由于现有同类型的红外调焦镜头采用伺服电机和编码器组合，要求镜片组镜框和主镜筒的高精度配合，加工和装调难度大，成本高，而且增加产品体积和功耗，对于一些低
成本、小体积的红外调焦镜头来说，极大的削弱了产品的竞争力，鉴于此，本发明提出一种尾片调焦红外镜头100，图1至图3为本发明的一实施例。
37.请参阅图1至图3，所述尾片调焦红外镜头100包括包括主镜筒1、镜框4、驱动结构7、控制装置11以及信号传输装置8，所述主镜筒1沿前后向开设有第一腔室2，所述第一腔室2内安装有第一镜片组3；所述镜框4沿前后向滑动安装在所述第一腔室2内，所述镜框4内开设有第二腔室5，所述第二腔室5内安装有第二镜片组6；所述驱动结构7驱动所述镜框4在所述主镜筒1内滑动，用以调节所述第一镜片组3和所述第二镜片组6之间的距离；所述控制装置11用于控制所述驱动结构7驱动所述镜框4在所述第一腔室2内滑动；所述信号传输装置8设于所述第一腔室2内，在所述镜框4滑动至所述信号传输装置8的位置时，以向所述控制装置11传输信号。
38.本发明技术方案中，通过所述驱动结构7驱动所述镜框4移动到所述信号传输装置8的位置，此时，所述信号传输装置8向所述控制装置11传输信号，所述控制装置11记录所述镜框4位于所述信号传输装置8的位置时的信号值，并标记此位置为所述镜框4根据实际焦距调节需求进行移动的初始位置，然后通过所述驱动结构7驱动所述镜框4在所述第一腔室2内滑动至远离成像面的最远距离、以及靠近成像面的最近距离，并通过所述控制装置11记录所述驱动结构7在驱动所述镜框4移动时的状态信息，最后，所述控制装置11通过实际使用要求计算所述镜框4相对于初始位置需要移动的方向和距离，控制所述驱动结构7完成对所述镜框4位置的调整，调节所述第一镜片组3和所述第二镜片组6之间的距离，进而进行焦距调节，整个操作过程实现开环控制，无需在所述驱动结构7工作时将运动状态信息反馈给所述控制装置11，即本发明中的所述尾片调焦红外镜头100能够实现开环控制，使整个所述尾片调焦红外镜头100的加工和装调难度低，成本低。
39.进一步的，请参阅图1和图3，所述驱动结构7包括驱动电机71以及传动螺母73，所述驱动电机71安装在所述主镜筒1上，所述驱动电机71的输出轴固定连接有丝杆72，所述丝杆72沿前后向延伸，所述传动螺母73固定安装在所述镜框4上，所述传动螺母73与所述丝杆72螺纹连接；其中，所述主镜筒1与所述镜框4之间设有限制结构9，以使所述镜框4与所述主镜筒1止转配合。
40.所述驱动结构7的设置形式有多种，可以是齿轮和齿条传动，也可以是丝杆和螺母的传动，在本实施例中，通过在所述主镜筒1上设置所述驱动电机71，在所述镜框4上设置所述传动螺母73，通过所述驱动电机71带动所述丝杆72转动，进而通过所述传动螺母73带动所述镜框4在所述主镜筒1内滑动，由于是采用所述驱动电机71和所述传动螺母73的配合，简化了动力从所述驱动电机71到所述镜框4的传动路径，提高了传动效率，且相较于其它的传动方式，所述驱动电机71和所述传动螺母73之间零件的通用性和配合精度高。此外，由于本实例设置的所述丝杆72与所述传动螺母73是螺纹连接的，要使所述镜框4在移动时相对于所述主镜筒1之间不发生旋转，则需设置所述限制结构9以使所述镜框4与所述主镜筒1止转配合。
41.需要说明的是，所述第二镜片组6的设置数量不做限制，依实际情况而定，可以是在同一个所述镜框4内设置多组所述第二镜片组6，也可以是设置有多组所述镜框4且在每一所述镜框4内对应设置一个所述第二镜片组6，所述驱动电机71可以设置为一个，也可设置为多个，设置一个所述驱动电机71时，所述驱动电机71通过所述丝杆72和所述传动螺母
73带动同一个所述镜框4上的多组所述镜片组6进行调节，也可以是带动多个所述镜框4上的一个所述第二镜片组6进行调节，设置多个所述驱动电机71时，每一所述驱动电机71对应多个不同的所述镜框4设置，从而对每一所述镜框4进行调节，其中，所使用的所述丝杆72与所述传动螺母73均采用同一形式，大大提高了零件之间的通用性。
42.更进一步的，所述限制结构9包括多个导杆91，多个所述导杆91沿前后向延伸，且固定在所述主镜筒1内，所述镜框4在对应多个所述导杆91的位置均开设有定位孔10，每一所述导杆91均滑动设置在对应的所述定位孔10内。
43.其中，所述导杆91的设置数量不做限制，可以是一个、两个或者是三个，在本实施例中，选取两个所述导杆91进行对所述镜框4的位置限制，同时所述导杆91的设置形式也不做限制，可以设置成圆杆、也可以是半圆杆，对应的，所述定位孔10的孔型也可以是圆孔、或是半圆孔，在本实施例中，一个所述导杆91设置为圆杆，用于实现所述镜框4移动过程的主定位功能，另一所述导杆91设置为半圆杆，实现所述镜框4在移动过程中的辅助定位功能，两个所述导杆91相互结合，确保所述镜框4在移动过程中的稳定性。
44.请参阅图1和图3，所述控制装置11包括柔性电路板110，所述柔性电路板110固定安装在所述主镜筒1上，所述柔性电路板110与所述驱动电机71和所述信号传输装置8均电连接，用以传输信号。在本实施例中，采用所述柔性电路板110可大大缩小所述尾片调焦红外镜头100的体积和重量，满足所述尾片调焦红外镜头100小体积、轻量化的需求。
45.其中，所述柔性电路板110控制驱动所述驱动电机71采用细分电路的形式，可以将所述驱动电机71的转动分为多个脉冲完成，再加上所述丝杆72与所述传动螺母73的高降速比，使所述驱动结构7的传动精度完全可以满足要求。合理调整所述传动螺母73的结构形式，使其紧紧抓附与所述丝杆72，就可以通过记录所述驱动电机71转动的圈数计算出所述镜框4的位置，实现开环控制替代闭环控制，降低成本和功耗。
46.请再次参阅图1和图3，所述信号传输装置8包括光电耦合器81。所述光电耦合器81具有良好的抗电磁波干扰能力和电绝缘能力，能够确保所述尾片调焦红外镜头100在使用时的稳定性与抗损坏能力。
47.请参阅图1和图2，所述主镜筒1的后端可拆卸连接有后盖12，所述后盖12的端面上开设有通孔13，所述主镜筒1在所述第一腔室2的后端开设有滑槽14，所述镜框4滑动设置在所述滑槽14内，所述后盖12安装在所述主镜筒1时，以限制所述镜框4与所述主镜筒1分离。
48.其中，在所述主镜筒1的后端可拆卸连接有所述后盖12，所述后盖12与所述主镜筒1之间的连接形式有多种，可以是螺纹连接、也可以是直接卡接，在所述后盖12的端面上开设有所述通孔13，使所述后盖12在实现对所述第一腔室2进行遮光的同时保证所述第一镜片组3以及所述第二镜片组6与图像传感器之间的连接，此外，设置有所述后盖12安装在所述主镜筒1时能够限制所述镜框4与所述主镜筒1分离，那么在拆卸掉所述后盖12的时候，能够直接从所述主镜筒1内取出所述镜框4，便于对所述镜框4以及所述第二镜片组6进行更换或者维护。
49.请参阅图1和图2，所述第一镜片组3包括多个第一镜片31，每一所述第一镜片31均通过第一压圈15安装在所述第一腔室2内，每一所述第一镜片31与对应的所述第一压圈15之间均设有密封圈16。
50.所述第一镜片组3包括多个第一镜片31，所述第一镜片31的设置数量不定，依实际
需求进行安装，由于所述第一镜片组3处于所述第一腔室2靠近外界的一端，则多个所述第一镜片31均通过所述第一压圈15安装在所述第一腔室2内，并在每一所述第一镜片31和对应的所述第一压圈15之间设有密封圈16，防止外界的水沿所述第一镜片组3进入所述第一腔室2，对所述尾片调焦红外镜头100造成损坏。
51.请再次参阅图1和图2，所述第二镜片组6包括多个第二镜片61，每一所述第二镜片61均通过第二压圈17安装在所述第二腔室5内。所述第二镜片组6包括多个所述第二镜片61，所述第二镜片61的设置数量不定，依据实际情况进行安装，由于所述第一镜片组3位于所述第二腔室5内，而所述第二腔室5又处于所述第一腔室2内部，因此每一所述第二镜片61仅通过对应的所述第二压圈17进行固定即可。
52.本发明还提供了一种红外光学设备，所述红外光学设设备包括尾片调焦红外镜头100，所述尾片调焦红外镜头100的具体结构参考上述实施例，由于本红外光学设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有的有益效果，在此不再一一赘述。
53.本发明还提出一种基于红外光学设备的装调方法，包括以下步骤：
54.s1：通过驱动结构7带动镜框4移动到信号传输装置8的位置，记录该位置的信号，标记为“零点”；
55.具体的，首先通过所述驱动电机71带动所述丝杆72转动，在所述传动螺母73的连接和所述导杆91的限制下，使所述镜框4移动到所述光电耦合器81的位置，此时，所述光电耦合器81将信号传输至所述柔性电路板110，并标记此位置为所述镜框4根据实际焦距调节需求进行移动的初始位置。
56.s2：控制驱动结构7使镜框4分别往前和往后移动到极限距离，同时记录镜框4往前和往后移动时驱动结构7工作的状态；
57.具体地，通过所述驱动电机71使所述镜框4沿光学成像要求的光学移动距离分别移动到在所述第一腔室2内远离成像面最远的一端以及靠近成像面最近的一端，所述柔性电路板110记录所述驱动电机71带动所述丝杆72转动的圈数。
58.s3：根据实际使用要求计算镜框4相对“零点”需要移动的方向和距离，控制驱动结构7带动镜框4移动，完成对镜框4位置的调整。
59.具体地，根据实际需要，通过所述柔性电路板110控制所述驱动电机71转动的方向与转动的圈数，从而完成对所述镜框4位置的调整。
60.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。