红外探测器及红外成像装置的制作方法

1.本发明涉及一种红外探测器及采用该红外探测器的红外成像装置。


背景技术：

2.在红外成像装置中，需要进行调焦操作以保证成像的清晰度。目前的调焦操作一般采用调节镜头方式，无论是移动部分镜片还是整组镜片，都会增大镜头外形尺寸，增加镜头重量；而且在采用可更换镜头时，每个镜头都需有对焦机构，成本高。中国专利cn212207933u公开了一种镜头调焦装置及成像设备，其通过调节探测器在光轴上的位置的方式来实现调焦，虽然有别于常规的镜头调节方式，但其仍采用传统的调焦筒方式进行调焦操作，仍存在红外成像装置外形尺寸大、重量较重等问题。


技术实现要素：

3.本发明涉及一种红外探测器及采用该红外探测器的红外成像装置，至少可解决现有技术的部分缺陷。
4.本发明提供一种红外探测器，包括探测器本体，还包括安装座和活动座，所述安装座上设有活动楔块、用于驱动所述活动楔块作直线运动的楔块驱动机构以及与所述活动座连接以限定该活动座沿光轴方向作直线运动的导向机构；所述探测器本体安设在所述活动座上，于所述活动座上设有从动件，所述从动件与所述活动楔块的楔面滚动接触或滑动接触，其中，所述从动件的从动运动具有平行于光轴方向的分解运动。
5.作为实施方式之一，所述楔块驱动机构包括传动丝杆、螺接于所述传动丝杆上的传动螺母以及与所述传动丝杆连接的驱动单元，所述活动楔块与所述传动螺母连接；
6.其中，所述驱动单元驱动所述传动丝杆转动，在外力作用下，所述传动螺母沿着所述传动丝杆的轴向作直线运动，进而带动所述活动楔块沿着所述传动丝杆的轴向作直线运动。
7.作为实施方式之一，所述楔块驱动机构还包括螺母座，所述传动螺母收容于所述螺母座内并且与所述螺母座的内壁抵接，所述活动楔块固定在所述螺母座上；
8.在所述传动丝杆转动时，所述传动螺母带动所述螺母座沿着所述传动丝杆的轴向作直线运动。
9.作为实施方式之一，所述螺母座内设有间隙消除弹簧，所述间隙消除弹簧的轴向平行于所述传动丝杆的轴向，所述间隙消除弹簧的两端分别与螺母座的内壁和所述传动螺母抵接。
10.作为实施方式之一，于所述安装座上设有螺母导向杆，所述螺母导向杆的轴向平行于所述传动丝杆的轴向，所述螺母座上设有螺母导向套，所述螺母导向套套装在所述螺母导向杆上。
11.作为实施方式之一，所述导向机构包括至少一根座体导向杆，所述座体导向杆的轴向平行于光轴方向，所述活动座上对应地设置有至少一个导向孔，所述座体导向杆设于
所述安装座上并且贯穿对应的导向孔。
12.作为实施方式之一，至少部分座体导向杆上套设有预紧弹簧，所述预紧弹簧的一端与弹簧限位部抵接、另一端与所述活动座抵接，其中，所述弹簧限位部相对于所述安装座的位置保持不变。
13.作为实施方式之一，该红外探测器还包括用于检测活动座与安装座之间相对位置的检测机构。
14.作为实施方式之一，所述检测机构包括光耦开关以及与所述光耦开关匹配工作的挡片，所述光耦开关与所述挡片中，其中之一安设于所述安装座上，另一构件安设于所述活动座上。
15.本发明还提供一种红外成像装置，包括镜头，还包括如上所述的红外探测器，所述镜头通过镜头支架安装在所述安装座上。
16.本发明至少具有如下有益效果：
17.本发明提供的红外探测器，由于配置了能够驱动探测器本体沿光轴方向作直线运动的机构，因而具备了调焦功能，能搭配无调焦功能的镜头进行工作，能够显著地减小红外成像装置的尺寸和重量；采用活动楔块与从动件的配合带动探测器本体移动调焦，结构简单、工作可靠性高，具有调焦精度高、调焦效率高、响应速度快等优点。
附图说明
18.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获得其它的附图。
19.图1为本发明实施例提供的红外探测器的结构示意图；
20.图2为图1的分解结构示意图；
21.图3为本发明实施例提供的红外成像装置的结构示意图。
具体实施方式
22.下面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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
23.实施例一
24.如图1和图2，本发明实施例提供一种红外探测器1，包括探测器本体11、安装座12和活动座13，所述安装座12上设有活动楔块141、用于驱动所述活动楔块141作直线运动的楔块驱动机构以及与所述活动座13连接以限定该活动座13沿光轴方向作直线运动的导向机构；所述探测器本体11安设在所述活动座13上，于所述活动座13上设有从动件142，所述从动件142与所述活动楔块141的楔面滚动接触或滑动接触，其中，所述从动件142的从动运动具有平行于光轴方向的分解运动。
25.在一具体应用场景下，所述活动楔块141具有一楔面，所述从动件142活动在该楔
面上，在外力作用下，所述从动件142可沿着该楔面运动，以图1视角为例，在所述活动楔块141水平向右移动时，所述从动件142受到沿光轴向上的分解力，从而带动所述活动座13沿着光轴向上运动，以缩小探测器本体11与镜头的距离；在所述活动楔块141水平向左移动时，所述从动件142受到沿光轴向下的作用力，从而带动所述活动座13沿着光轴向下运动，以增加探测器本体11与镜头的距离。
26.探测器本体11为本领域常规器件，具体结构此处不作赘述。在其中一个实施例中，上述活动座13还同时具有给探测器本体11散热的功能，即在上述活动座13上设有散热机构，现有技术中适用于为探测器散热的装置均适用于本实施例中。光轴方向是基于探测器本体11而言的，这是本领域技术人员易于确定的，当上述探测器本体11为平面探测器时，光轴方向一般垂直于探测器本体11的表面，当上述探测器本体11水平设置时，光轴方向一般平行于竖直方向。
27.在其中一个实施例中，在安装座12上开设活动槽，可以容置上述活动座13，可以相应地减小上述红外探测器1的体积和占用空间；另外，上述活动槽的槽深方向平行于光轴方向，可选地，通过活动槽的槽壁与活动座13侧壁配合，可对活动座13的直线运动进行导向和限位，能相应地提高活动座13运行的平稳性。
28.上述导向机构用于对活动座13的直线运动进行导向，并且在其约束作用下，能够避免活动座13因活动楔块141的驱动而产生其他方向的运动，保证调焦操作的准确性和可靠性。该导向机构可采用常规的导向方式，例如采用滑块
‑
滑轨配合式导向机构，或者采用导向柱
‑
导向套配合式导向机构。
29.如图1和图2，本实施例中，所述导向机构包括至少一根座体导向杆161，所述座体导向杆161的轴向平行于光轴方向，所述活动座13上对应地设置有至少一个导向孔(图中未标示)，所述座体导向杆161设于所述安装座12上并且贯穿对应的导向孔；在所述座体导向杆161的约束导向作用下，所述活动座13沿着光轴方向运动。在优选的实施例中，为了减小摩擦，采用导向柱
‑
导向套配合式导向机构，即所述导向机构还包括至少一个座体导向套(图中未标示)，所述座体导向套设置在所述座体导向杆161上，所述座体导向套相对于所述导向孔固定，所述座体导向套在外力作用下相对于所述座体导向杆161沿着光轴方向运动。
30.基于上述方案，进一步地，至少部分座体导向杆161上套设有预紧弹簧162，所述预紧弹簧162的一端与弹簧限位部抵接、另一端与所述活动座13抵接，其中，所述弹簧限位部相对于所述安装座的位置保持不变；在可选的实施例中，于所述座体导向杆161上设有弹簧限位部，对于弹簧限位部的设置，例如上述座体导向杆161采用台阶轴式导向杆，其台阶面即可构成为弹簧限位部，当然在座体导向杆161上设置弹簧挡板等方式均为可行方案；在另外的方案中，当上述红外探测器1的前端连接有镜头支架22/快门支架32时，可通过镜头支架22/快门支架32充当上述弹簧限位部，即预紧弹簧162的一端与镜头支架22/快门支架32抵接。上述预紧弹簧162优选为位于活动座13的外侧(也即活动座13的靠近镜头21的一侧)，通过设置预紧弹簧162，在活动座13运动过程中，该预紧弹簧162保持为受压状态，在其弹力作用下，能够确保从动件142保持与活动楔块141的楔面接触，消除其它因素(如重力等)的干扰，保证调节操作的准确性和可靠性。当然，上述预紧弹簧162也可不套设在座体导向杆161上，在安装座12上另外设置弹簧导向柱等也为可行方案，具体结构此处不作一一详述。
31.在其中一个实施例中，如图1和图2，各座体导向杆161中，包括主导向杆和辅助导
向杆；在活动座13上设置的导向孔中，包括与主导向杆配合的主导向孔和与辅助导向杆配合的辅助导向孔，其中，可选地，主导向孔采用相对较大的轴向长度，其与主导向杆配合可保证导向效果，辅助导向孔采用相对较小的轴向长度，并在辅助导向杆上套设预紧弹簧162。进一步地，辅助导向杆可以设置两个或两个以上，导向效果更好，例如采用两个辅助导向杆并且该两个辅助导向杆分列于主导向杆两侧；尤其地，当上述活动座13采用方形座时，可将辅助导向套设置在该活动座13的角部，可相应地提高活动座13的活动稳定性。
32.上述从动件142优选为设置在活动座13的侧方；该从动件142可以是滚轮，则从动件142与活动楔块141之间为滚动接触，该从动件142也可以是滑块，优选为采用与活动楔块141的楔面适配的楔形滑块，则从动件142与活动楔块141之间为滑动接触。
33.通过楔块驱动机构驱动活动楔块141作直线运动，在活动楔块141与从动件142的配合下，以及在导向机构的约束作用下，可使活动座13产生沿光轴方向的直线运动，从而调节探测器本体11与镜头21之间的相对距离，也即实现了调焦的目的。本实施例提供的红外探测器1，由于配置了能够驱动探测器本体11沿光轴方向作直线运动的机构，因而具备了调焦功能，能搭配无调焦功能的镜头21进行工作，能够显著地减小红外成像装置的尺寸和重量；采用活动楔块141与从动件142的配合带动探测器本体11移动调焦，结构简单、工作可靠性高，具有调焦精度高、调焦效率高、响应速度快等优点。
34.优选地，如图1和图2，所述楔块驱动机构包括传动丝杆152、螺接于所述传动丝杆152上的传动螺母153以及与所述传动丝杆152连接的驱动单元151，所述活动楔块141与所述传动螺母153连接。所述驱动单元151驱动所述传动丝杆152转动，使得所述传动螺母153沿着所述传动丝杆152的轴向作直线运动，进而带动所述活动楔块141沿着所述传动丝杆152的轴向作直线运动。采用丝杆机构进行传动，工作可靠性高，在有限的空间内能获得相对较大的驱动行程，因此在满足调焦操作要求的情况下，能有效地减小设备尺寸，便于红外成像装置的小型化设计。
35.上述驱动单元151优选为采用自动驱动设备，能够实现自动调焦，并且能获得较高的调焦精度。在其中一个实施例中，该驱动单元151包括驱动电机、驱动齿轮和传动齿轮，其中，驱动齿轮与驱动电机的输出轴装配，传动齿轮固定在传动丝杆152上并且与驱动齿轮啮合。当然，其他的旋转驱动设备也适用于本实施例中。
36.进一步优选地，如图1和图2，所述楔块驱动机构还包括螺母座154，所述传动螺母153收容于所述螺母座154内，并且与所述螺母座154的内壁抵接，所述活动楔块141固定在所述螺母座154上，所述活动楔块141与所述螺母座154可以一体成型，也可以分体连接。相应地，在该螺母座154上开设避让孔，以容许传动丝杆152通过，该避让孔的直径优选为大于传动丝杆152的直径，即避免传动丝杆152与螺母座154接触而干扰丝杆机构的正常运行。进一步地，于所述安装座12上设有螺母导向杆155，所述螺母导向杆155的轴向平行于所述传动丝杆152的轴向，所述螺母座154上设有螺母导向套，所述螺母导向套套装在所述螺母导向杆155上，通过螺母导向杆155对螺母座154的平移运动进行导向，能够保证活动楔块141的直线运动的平稳性。
37.在进一步优选的方案中，如图1和图2，所述螺母座154内设有间隙消除弹簧156，所述间隙消除弹簧156的轴向平行于所述传动丝杆152的轴向，所述间隙消除弹簧156的两端分别与螺母座154的内壁和所述传动螺母153抵接。该间隙消除弹簧156优选为套设在传动
丝杆152上，其一端可固定在螺母座154的内壁上、另一端与传动螺母153抵紧接触，或者其一端固定在传动螺母153上、另一端与螺母座154内壁抵紧接触。通过设置间隙消除弹簧156，在其弹力作用下，能够减小甚至消除传动螺母153与传动丝杆152之间的螺纹间隙带来的影响，从而保证活动楔块141的位移准确性，有效地提高调焦精度。
38.进一步优选地，该红外探测器1还包括用于检测活动座13与安装座12之间相对位置的检测机构，通过该检测机构可以实时监测活动座13是否驱动到位，也即能够监测对焦是否准确，通过该检测机构与上述楔块驱动机构联锁配合，可实现调焦操作的自动化控制，提高调焦精度。其中涉及的自动化控制为常规自动化控制方式，无需另外编程，是本领域技术人员容易实现的。在其中一个实施例中，所述检测机构包括光耦开关171以及与所述光耦开关171匹配工作的挡片172，所述光耦开关171与所述挡片172中，其中之一安设于所述安装座12上，另一构件安设于所述活动座13上；当活动座13相对于安装座12活动时，即能使挡片172与光耦开关171之间产生相对运动，通过挡片172的触发作用(挡片172处于光耦开关171的光发射端与光接收端之间时，光耦开关171为关状态；反之则光耦开关171为开状态)，可检测到探测器本体11的两个极限位置，避免调焦错误而损伤器件；当进一步在驱动电机上配置编码器时，即能精确地计算出活动座13的活动量，以保证调焦精度。
39.在实际应用场景下，所述红外探测器还包括控制单元，所述控制单元与所述驱动单元连接，所述控制单元根据实际成像效果确定调焦情况，并根据调焦情况向所述驱动单元发送相应的控制指令，以继续调整所述探测器本体与镜头的距离直至成像效果满足用户设定的条件。
40.具体地，所述控制单元根据实际成像效果确定探测器本体的移动方向以及移动距离d，根据所述移动距离d以及所述活动楔块的倾斜角度θ确定所述活动楔块沿所述传动丝杆移动的距离l，根据距离d确定驱动单元的调节步进，从而根据所述移动方向以及调节步进生成控制指令。驱动单元基于控制指令驱动传动丝杆旋转，进而带动所述活动楔块沿所述传动丝杆移动相应的距离，实现自动调焦，其中，该活动楔块包括楔面和底面，所述底面平行于所述传动丝杆的轴，所述倾斜角度指的是楔面与底面之间的夹角。实施例二
41.如图3，本发明实施例提供一种红外成像装置，包括镜头21以及上述实施例一所提供的红外探测器1，所述镜头21通过镜头支架22安装在所述安装座12上。该红外探测器1的具体结构此处不作赘述。
42.进一步地，如图3，该红外成像装置还可包括快门31，该快门31通过快门支架32安装在上述安装座12上。快门31与镜头21及红外探测器1本体之间的配合结构为本领域常规技术，此处不作赘述。
43.进一步地，如图3，该红外成像装置还包括电路板41，该电路板41可通过电路板支架42安装在安装座12上，例如位于安装座12的远离镜头21的一侧。上述探测器本体11、楔块驱动机构等均可与该电路板41进行电连接。
44.上述红外成像装置的调焦过程大致如下：
45.通过驱动单元151(例如驱动电机)驱动传动丝杆152转动，基于传动丝杆152与传动螺母153的配合关系，传动螺母153相应地作直线运动，并带动活动楔块141作直线运动；基于活动楔块141与从动件142的配合关系，以及在导向机构的限制作用下，从动件142即能带动活动座13和设于活动座13上的探测器本体11在光轴方向上作直线运动，实现探测器本
体11与镜头21之间间距的调节，达到调焦目的。
46.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。