[发明专利]长波红外连续变焦镜头

说明书

技术领域

本发明涉及一种长波红外镜头，特别是涉及用于非制冷型探测器的长波红外连续变焦镜头。

背景技术

近年来，红外技术的应用范围蓬勃发展。非制冷型探测器由于其具有价格低、体积小、重量轻、功耗低、可靠性强等优点，已广泛用于国防、治安、工业检测等领域。在许多特殊场合，红外定焦镜头已不能满足需要。本成像系统的核心组件之一为红外变焦镜头，通过移动不同的透镜组实现连续变焦，同时保持像面的清晰。可以达到大视场搜索目标，变焦过程中跟踪目标，小视场仔细观察目标的目的，在民用和军用领域有着良好的应用前景。

之前用于非制冷型探测器的长波红外连续变焦镜头的镜片数基本上都多于五片，例如：长春理工大学的白玉琢等人在长春理工大学学报第30卷第1期24-27页报导了一种长波红外变焦光学系统，系统焦距为50mm-175mm，该系统使用了六片镜片，包括一片硒化锌镜片。此外，华北光电研究所的李荣刚等人在激光与红外杂志第36卷第4期275-277页报导了一种使用5片锗镜片实现了长波红外连续变焦的光学系统。该系统的焦距为30mm-90mm，适用于160×120元35μm的探测器。该系统存在下列问题：其一，它在长焦位置的色差没有得到矫正，像质一般；其二，该系统不适用于更大面元数的探测器；其三，系统的长焦焦距只有90mm，有效的探测作用距离有限。

发明内容

本发明的目的是提供一种长波红外连续变焦镜头，在尽可能提高探测作用距离及提高像质的基础上，降低成本和系统的体积，并且达到良好的成像效果。

本发明是采用以下技术手段实现的：

本发明一种红外变焦镜头，由物方到成像方依次包括具有正屈光度的一第一透镜群与具有负屈光度的一第二透镜群，具有正屈光度的一第三透镜群，具有正屈光度的第四透镜群。第一透镜群为固定组，由一片凸面朝向物侧的弯月型锗透镜构成，用于汇聚收光。第二透镜群与第三透镜群为变焦组，用于改变系统的焦距，增加变倍倍率。其中第二透镜群是由一片凹面朝向物侧的平凹型的硒化锌负透镜和一片双凹型锗透镜构成；第三透镜群由一片凸面朝向物侧的弯月型锗透镜构成，用于汇聚收光。第四透镜群为对焦组，是由一片凸面朝向物侧的弯月型锗透镜构成，其作用有二：一是补偿系统在变焦过程中的像面位置的偏移，二是补偿不同物距下像面位置的偏移。整个镜头由五片透镜组成，其中，第二透镜群包括有一非球面的硒化锌透镜和第三透镜群为有一非球面的锗透镜，其余两片均为球面锗透镜。另外，变焦镜头的焦距为F0，第一透镜群的焦距为F1，且0.25＜F0/F1＜0.75。

本发明与现有技术相比，具有以下明显的优势和有益效果：

本发明因为只有五片镜片，只有两个非球面，而且避免了把非球面设在口径较大的第一片镜上。所以结构较为简单且易于制作加工，可有效降低生产成本。此外，在第二透镜群内设置了一片硒化锌透镜，有效地改善了系统的色差。另外，将F0/F1的数值限制在0.25至0.75之间可使整个变焦镜头具有良好的变焦效果，且可在维持良好成像质量的前提下，使变焦镜头的结构更为紧凑。

第一透镜群为固定群，可用于镜头的密封；其仅有一片球面的锗镜构成，所以结构较为简单且易于制作，可有效降低生产成本。

因F0/F1的数值在0.25至0.75之间，所以可在维持良好成像质量的前提下，使变焦镜头的结构更为紧凑。

第二透镜的材质选择硒化锌用于矫正色差，改善像质。

本发明变焦镜头的F数较小，所以相对孔径较大。

本发明的变焦透镜仅采用五片透镜外加两个口径较小的非球面即可达到小F数且长焦焦距比较大的变焦镜头，从而有效地降低了生产成本。

附图说明

图1是本发明变焦镜头在望远端的示意图；

图2是本发明变焦镜头在广角端的示意图；

图3A至图3D为变焦镜头在广角端的成像光学仿真数据图；

图4A至图4C为变焦镜头在广角端的成像光学仿真数据图。

主要组件符号说明

100：变焦镜头

110：第一透镜群

112：第一透镜

120：第二透镜群

122：第二透镜

124：第三透镜

130：第三透镜群

132：第四透镜

140：第四透镜群

142：第五透镜

150：示意为物侧端

160：示意为像侧端

S1～S10：表面

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施例加以说明：