連續變焦的非製冷紅外熱成像儀

《連續變焦的非製冷紅外熱成像儀》是濟南神戎電子有限公司於2008年4月24日申請的專利，該專利的申請號為，公布號為CN101282428，授權公布日為2008年10月8日，發明人是陳大明、張琪步、趙萬存、田忠超、張超岳、桑建國。

《連續變焦的非製冷紅外熱成像儀》屬於監控裝置領域，具體涉及一種連續變焦的非製冷紅外熱成像儀。其技術方案為：它包括殼體，安裝在殼體內的紅外成像鏡頭和熱成像組件，所述紅外成像鏡頭為連續變焦紅外成像鏡頭，所述熱成像組件為非製冷焦平面陣列，成像波段為8～14微米。變焦鏡頭的使用，便於對同一物體進行光學的放大和縮小，使用同一個鏡頭既能大範圍的搜尋，又能進行目標放大識別，便於監控，同時非製冷成像組件的使用，減少了熱成像儀的成本及體積大小，降低了其複雜性、耗電量。

2016年12月7日，《連續變焦的非製冷紅外熱成像儀》獲得第十八屆中國專利優秀獎。

（概述圖為《連續變焦的非製冷紅外熱成像儀》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：連續變焦的非製冷紅外熱成像儀
• 公布號：CN101282428
• 授權日：2008年10月8日
• 申請號：2008100157106
• 申請日：2008年4月24日
• 申請人：濟南神戎電子有限公司
• 地址：山東省濟南市高新開發區齊魯軟體園創業廣場F1座A312
• 發明人：陳大明、張琪步、趙萬存、田忠超、張超岳、桑建國
• Int.Cl.：H04N5/33(2006.01)、G02B13/16(2006.01)、G02B15/16(2006.01)、G02B27/00(2006.01)、H04N7/18(2006.01)
• 代理機構：濟南舜源專利事務所有限公司
• 代理人：張建成
• 類別：發明專利

專利背景

在完全被動的監控領域，需要使用無照明光源的熱成像儀。截至2008年4月，有兩種熱成像儀：1、製冷熱成像儀，製冷熱成像儀需要使用龐大的製冷設備，耗電量大，結構複雜。2、非製冷熱成像儀，非製冷熱成像儀需要使用大口徑的鏡頭，設計困難。在國際上，以美國法國的非製冷熱成像技術最為領先，英國、日本、荷蘭等國家也在積極的發展非製冷熱成像技術。與世界水平相比，中國在非製冷熱成像技術方面與中國國外的差距仍然很大。

2008年4月之前的紅外熱成像儀均採用的定焦鏡頭，如實用新型02232857.2，使用是定焦鏡頭。採用定焦鏡頭不能對特定的景物進行光學的放大縮小。另外還有雙視場的紅外熱像儀，只有兩個焦距能成像清晰，而且在切換的過程中容易造成目標的丟失。

發明內容

專利目的

《連續變焦的非製冷紅外熱成像儀》是針對2008年4月之前技術所存在的缺點，而提供了一種採用連續變焦鏡頭並結合非製冷熱成像技術連續變焦的紅外熱成像儀的技術方案。

技術方案

《連續變焦的非製冷紅外熱成像儀》是通過如下技術措施實現的：它包括殼體，安裝在殼體內的紅外成像鏡頭和熱成像組件，所述紅外成像鏡頭為連續變焦紅外成像鏡頭，所述熱成像組件為非製冷焦平面陣列，成像波段為8～14微米。變焦鏡頭的使用，便於對同一物體進行光學的放大和縮小，使用同一個鏡頭既能大範圍的搜尋，又能進行目標放大識別，便於監控，同時非製冷成像組件的使用，減少了熱成像儀的成本及體積大小，降低了其複雜性、耗電量。

上述的連續變焦紅外成像鏡頭的F數為1.0，它包括6個鏡片，由前至後依次為：固定的彎月凸透鏡片、可移動的凹彎月透鏡片和凹透鏡片、可移動的凸透鏡片、固定的凸彎月透鏡片和可移動的凸彎月透鏡片，其中變焦凸輪組機構帶動凹彎月透鏡片和凹透鏡片沿著凸輪機構中的下凸輪槽同步移動，同時帶動凸透鏡片沿著凸輪機構中的上凸輪槽移動；聚焦凸輪機構帶動凸彎月透鏡片改變鏡頭的焦點位置。《連續變焦的非製冷紅外熱成像儀》通過少量的鏡片實現F數達到1.0的大口徑鏡頭，且能夠實現連續變焦，其降低了成本。

上述的凹透鏡片為硒化鋅透鏡，彎月凸透鏡片、凹彎月透鏡片、凸透鏡片、凸彎月透鏡片和凸彎月透鏡片為鍺透鏡。《連續變焦的非製冷紅外熱成像儀》採用鍺和硒化鋅鏡片，能夠透過長波紅外線，波段達到8～14微米，硒化鋅材料的採用，減低了成像的色差，提高了成像質量。

上述變焦凸輪機構包括變焦凸輪、與變焦凸輪連線的變焦傳動組件，變焦凸輪上設定有兩條凸輪槽，凹彎月透鏡片和凹透鏡片固定安裝在同一鏡架上，鏡架滑動安裝在導向桿上，鏡架上固定有滑動桿，滑動桿滑動嵌裝於變焦凸輪的上凸輪槽中；導向桿上還滑動安裝有固定安裝凸透鏡片的鏡架，該鏡架上固定有滑動桿，滑動桿滑動安裝在變焦凸輪的下凸輪槽中。聚焦凸輪機構包括聚焦凸輪、與聚焦凸輪連線的聚焦傳動組件，聚焦凸輪上設定有凸輪槽，凸彎月透鏡片固定安裝在鏡架上，鏡架上固定有滑動桿，滑動桿滑動安裝在聚焦凸輪的凸輪槽中。凸輪機構的使用，提高了鏡片的定位精度，減少了誤差，提高了成像質量；通過凸輪及凸輪上的凸輪槽的趨向控制兩組鏡片相對移動，進行光學成像的機械補償，使鏡頭在變焦的過程中，每一個焦距成像清晰。

上述的紅外成像鏡頭的聚焦和調焦由外部信號控制，電動連續調整，便於控制對遠近不同的物體清晰成像。

《連續變焦的非製冷紅外熱成像儀》的進一步改進還有，殼體加固密封，內充氮氣，其具有防雨防腐蝕，易於安裝使用。

上述的成像組件與控制電路板連線，控制電路板與設定在殼體外部的航空插頭連線。通過該機構將成像輸出，實現監控。

《連續變焦的非製冷紅外熱成像儀》中6個鏡片的具體參數可以設計如下：

連續變焦的非製冷紅外熱成像儀鏡片參數

採用上述具體參數可以實現焦距在50～150毫米範圍內的變化調整，實現3倍光學變焦。

有益效果

《連續變焦的非製冷紅外熱成像儀》的有益效果可根據對上述方案的敘述得知，整機結構緊湊，易於安裝使用，可以進行晝夜連續完全被動的監控，能夠在全黑的夜晚和惡劣天氣條件下使用。

附圖說明

圖1為《連續變焦的非製冷紅外熱成像儀》具體實施方式的連續變焦的結構示意圖。

圖2為《連續變焦的非製冷紅外熱成像儀》具體實施方式中變焦凸輪的結構示意圖。

圖3為《連續變焦的非製冷紅外熱成像儀》具體實施方式中聚焦凸輪的結構示意圖。

圖中，1、連續變焦紅外成像鏡頭，2、熱成像組件，3、殼體，4、控制電路板，5、聚焦傳動組件，6、變焦傳動組件，7、航空插頭，8、彎月凸透鏡片，9、凹彎月透鏡片，10、凹透鏡片，11、凸透鏡片，12、凸彎月透鏡片13、凸彎月透鏡片，14、變焦凸輪機構，15、聚焦凸輪機構，16、上凸輪槽，17、凸輪槽，19、變焦凸輪，20、聚焦凸輪，21、下凸輪槽，22、鏡架，23、導向桿，24、滑動桿，25、滑動桿，26、滑動桿，27、鏡架，28、鏡架。

技術領域

《連續變焦的非製冷紅外熱成像儀》屬於監控裝置領域，具體涉及一種連續變焦的非製冷紅外熱成像儀。

權利要求

1、一種連續變焦的非製冷紅外熱成像儀，它包括殼體[3]，安裝在殼體[3]內的紅外成像鏡頭和熱成像組件，其特徵是，所述紅外成像鏡頭為連續變焦紅外成像鏡頭[1]，所述熱成像組件[2]為非製冷焦平面陣列，成像波段為8～14微米。

2、根據權利要求1所述的連續變焦的非製冷紅外熱成像儀，其特徵是，所述的連續變焦紅外成像鏡頭[1]的F數為1.0，它包括6個鏡片，由前至後依次為：固定的彎月凸透鏡片[8]、可移動的凹彎月透鏡片[9]和凹透鏡片[10]、可移動的凸透鏡片[11]、固定的凸彎月透鏡片[12]和可移動的凸彎月透鏡片[13]，其中變焦凸輪組機構[14]帶動凹彎月透鏡片[9]和凹透鏡片[10]同步移動，同時帶動凸透鏡片[11]移動；聚焦凸輪機構[15]帶動凸彎月透鏡片[13]改變鏡頭的焦點位置。

3、根據權利要求2所述的連續變焦的非製冷紅外熱成像儀，其特徵是，所述的凹透鏡片[10]為硒化鋅透鏡，彎月凸透鏡片[8]、凹彎月透鏡片[9]、凸透鏡片[11]、凸彎月透鏡片[12]和凸彎月透鏡片[13]為鍺透鏡。

4、根據權利要求2所述的連續變焦的非製冷紅外熱成像儀，其特徵是，所述變焦凸輪機構[14]包括變焦凸輪[19]、與變焦凸輪[19]連線的變焦傳動組件[6]，變焦凸輪[19]上設定有兩條凸輪槽[21]，凹彎月透鏡片[8]和凹透鏡片[10]固定安裝在同一鏡架[27]上，鏡架[27]滑動安裝在導向桿[23]上，鏡架[27]上固定有滑動桿[24]，滑動桿[24]滑動嵌裝於變焦凸輪[19]的上凸輪槽[16]中；導向桿[23]上還滑動安裝有固定安裝凸透鏡片[11]的鏡架[27]，該鏡架[27]上固定有滑動桿[25]，滑動桿[25]滑動安裝在變焦凸輪[19]的下凸輪槽[21]中。

5、根據權利要求2所述的連續變焦的非製冷紅外熱成像儀，其特徵是，所述的聚焦凸輪機構[15]包括聚焦凸輪[20]、與聚焦凸輪[20]連線的聚焦傳動組件[5]，聚焦凸輪[20]上設定有凸輪槽[17]，凸彎月透鏡片[13]固定安裝在鏡架[28]上，鏡架[28]上固定有滑動桿[26]，滑動桿[26]滑動安裝在聚焦凸輪[20]的凸輪槽[17]中。

6、根據權利要求1所述的連續變焦的非製冷紅外熱成像儀，其特徵是，所述的連續變焦紅外成像鏡頭[1]的聚焦和調焦由外部信號控制，電動連續調整。

7、根據權利要求1所述的連續變焦的非製冷紅外熱成像儀，其特徵是，所述殼體[3]加固密封，內充氮氣。

8、根據權利要求1所述的連續變焦的非製冷紅外熱成像儀，其特徵是，所述的熱成像組件[2]與控制電路板[4]連線，控制電路板[4]與設定在殼體[3]外部的航空插頭[7]連線。

9、根據權利要求2所述的連續變焦的非製冷紅外熱成像儀，其特徵是，所述連續變焦紅外成像鏡頭的6個鏡片的設計參數如下：

	前面曲率	後面曲率	實體材料及厚度（毫米）	中間空氣層厚度（毫米）
彎月凸透鏡片	183.75	287.85	鍺11	100.86
凹彎月透鏡片	67.81	52.62	鍺4	5
凹透鏡片	-145.75	509.81	硒化鋅4	5
凸透鏡片	225.74	1282.9	鍺6	21.83
凸彎月透鏡片	52.94	57.7	鍺8	35.14
凸彎月透鏡片	50.7	74.38	鍺6	23.5

實施方式

《連續變焦的非製冷紅外熱成像儀》為連續變焦的紅外熱成像儀，如圖1、圖2、圖3所示，它包括殼體3，安裝在殼體3內的紅外成像鏡頭和熱成像組件2，所述紅外成像鏡頭為連續變焦紅外成像鏡頭1，所述熱成像組件2為非製冷焦平面陣列，成像波段為8～14微米。連續變焦紅外成像鏡頭1的F數為1.0，它包括6個鏡片，由前至後依次為：固定的彎月凸透鏡片8、可移動的凹彎月透鏡片9和凹透鏡片10、可移動的凸透鏡片11、固定的凸彎月透鏡片12和可移動的凸彎月透鏡片13，其中變焦凸輪組機構14帶動凹彎月透鏡片9和凹透鏡片10沿著變焦凸輪19的下凸輪槽同步移動，同時帶動凸透鏡片11沿著變焦凸輪19中的上凸輪槽移動；聚焦凸輪機構15帶動凸彎月透鏡13片改變鏡頭的焦點位置。其中，凹透鏡片10為硒化鋅透鏡，彎月凸透鏡片8、凹彎月透鏡片9、凸透鏡片11、凸彎月透鏡片12和凸彎月透鏡片13為鍺透鏡。其中，變焦凸輪機14包括變焦凸輪19、與變焦凸輪19連線的變焦傳動組件6，變焦凸輪19上設定有兩條凸輪槽21，凹彎月透鏡片8和凹透鏡片10固定安裝在同一鏡架27上，鏡架27滑動安裝在導向桿23上，鏡架27上固定有滑動桿24，滑動桿24滑動嵌裝於變焦凸輪19的上凸輪槽16中；導向桿23上還滑動安裝有固定安裝凸透鏡片11的鏡架27，該鏡架27上固定有滑動桿25，滑動桿25滑動安裝在變焦凸輪19的下凸輪槽21中。聚焦凸輪機構15包括聚焦凸輪20、與聚焦凸輪20連線的聚焦傳動組件5，聚焦凸輪20上設定有凸輪槽17，凸彎月透鏡片13固定安裝在鏡架28上，鏡架28上固定有滑動桿26，滑動桿26滑動安裝在聚焦凸輪20的凸輪槽17中。連續變焦紅外成像鏡頭1的聚焦和調焦由外部信號控制，電動連續調整，具體可以設計為能夠接收485或232信號。

上述殼體3加固密封，內充氮氣；成像組件2與控制電路板4連線，控制電路板4與設定在殼體3外部的航空插頭7連線。

其中，連續變焦紅外成像鏡頭的6個鏡片的設計參數如下：

連續變焦紅外成像鏡頭鏡片設計參數

榮譽表彰

2016年12月7日，《連續變焦的非製冷紅外熱成像儀》獲得第十八屆中國專利優秀獎。