红外连续变焦镜头结构分析及改进

作     者：王世恒 

作者单位：昆明理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张宇;李茂忠

授予年度：2018年

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0803[工学-光学工程] 

主      题：连续变焦镜头 镜框 结构改进 

摘      要：随着红外技术的不断探索,红外连续变焦镜头技术飞速发展。镜头连续变焦的好处在于一个镜头分别可以涵盖短焦、中焦和长焦焦段,成像连续、清晰。镜头成像最关键的影响因素就是镜头的变焦结构,因此本文以云南北方驰宏光电有限公司所研制的产品为依托,针对电机带动镜筒,镜筒驱动导钉,导钉带动镜框在凸轮槽中滑动所组成的三套筒结构形式,使用ANSYS软件和ADAMS软件进行分析和探讨,为镜头结构的改进提供参考。首先,由于温度变化镜框对镜片存在挤压,影响成像质量,提出了正方形、圆形、三角形和梯形四种镜框开槽方案,对比得出变倍组以圆形释压、补偿组以三角形释压的方案在工作温度下对镜片的挤压最小。采用以上方案对镜框进行改进,减小镜框对镜片的影响。其次,由于加工精度等原因,镜框与镜筒存在间隙,镜框在变焦时会发生偏移与偏转,影响镜头成像质量。本文使用两种不同的镜框结构,通过对不同长径比的镜框、同时考虑到导钉不同位置、不同深度进行运动仿真,对镜片偏移与偏转进行分析,得出镜框的改进结构。然后,基于已有镜头整体结构,结合变焦结构在工作温度下的变形量、镜框的分析改进结论与实际光学系统,对镜头整体进行运动学仿真分析并通过MTF图验证,根据验证结果可以说明所改进的镜框满足设计和使用要求。再者,对镜头的整体装配进行了分析,针对装配工艺提出相应的要求,并对镜头装配制定相关装配工艺流程,提高镜头的成像质量。最后,对改进后的镜头进行了成像实验。分析实验结果可得出镜头在不同温度下,变焦时成像质量良好,印证了本文的改进方法。