一種連續變焦紅外鏡頭的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及紅外光學技術，具體涉及一種連續變焦紅外鏡頭。
【背景技術】
[0002]紅外熱像是一種全被的，無需光照工作，能遠距離探測、識別目標，并能探測目標溫度的技術，廣泛應用于夜視、醫用、軍用、安保等領域，具有廣闊的應用前景和使用價值。近年來，紅外成像技術的應用廣度和深度都有了長足的發展。
[0003]紅外產品用于目標探測時，利用連續變焦鏡頭長短焦自由變換功能可實現“大范圍搜索、重點監測”。已有的焦鏡頭結構十分復雜，需要很多鏡片，而紅外變焦鏡頭由于用到稀缺的鍺材料，從成本上看，沒有優勢，而且過多鏡片的使用，會使鏡頭透過率降低，影響探測識別率。另一方面，現有技術的連續變焦紅外鏡頭的設計技術上仍沿用傳統的方法，用高斯光學求解的方法設計變倍凸輪曲線，這一方法在處理F數較大的可見光產品是有效的，但長波紅外產品住住是Fl.0或F數更小，像差的原因會導致最佳像面偏離高斯像面，產生像面位移，嚴重降低成像質量。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是提供一種連續變焦紅外鏡頭，以提高成像質量，并使變焦過程平穩，不發生像面位移。
[0005]為實現上述發明目的，本發明所采用的技術方案是:一種連續變焦紅外鏡頭，其特征在于:所述連續變焦紅外鏡頭包括由物方到成像方依次設置的具有正屈光度的第一透鏡組、具有負屈光度的第二透鏡組、具有正屈光度的第三透鏡組、具有負屈光度的第四透鏡組、具有正屈光度的一第五透鏡組；
其中，第一透鏡組為前固定組，用于會聚收光；第二透鏡組為變焦組，用于改變所述變焦鏡頭的焦距；第三透鏡組為補償組，用于補償所述變焦鏡頭在變焦過程中的像面移動；第四透鏡組為后固定組；第五透鏡組為調焦組，用于補償不同物距、不同溫度下像面位置的偏移。
[0006]優選的，所述第一透鏡組由一片具有正屈光度的凸面朝向物側的第一彎月形鍺正透鏡構成。
[0007]優選的，所述第二透鏡組由一片雙凹形鍺負透鏡構成。
[0008]優選的，所述第三透鏡組由一片雙凸型鍺正透鏡構成。
[0009]優選的，所述第四透鏡組由一凹面朝向物側的彎月形鍺負透鏡構成。
[0010]優選的，所述第五透鏡組由一片凸鍺正透鏡構成。
[0011]優選的，所述的連續變焦紅外鏡頭還包括由變焦凸輪曲線制做的變倍驅動凸輪。
[0012]本發明的有益效果:本發明的長波紅外連續變焦鏡頭，增加了后固定組，在固定組鏡片上加工的衍射光學結構，能有效校正像差，從簡化變焦組、補償組的結構；這樣的設計，減少了鏡頭鏡片的總數，有好的透過率，顯著提高了探測距離及成像質量，降低了成本，并且能達到良好的成像效果；由于變焦組、補償組工作時是移動的，其結構簡化后，重量及體積減少，不僅方便電機驅動，還提高系統穩定性。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明連續變焦紅外鏡頭的結構示意圖；
圖2是本發明連續變焦紅外鏡頭在中焦位置的結構示意圖；
圖3是本發明連續變焦紅外鏡頭在短焦位置的結構示意圖；
圖4是本發明連續變焦紅外鏡頭變倍驅動凸輪的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]圖1、圖2、圖3分別是本發明實施例的變焦鏡頭在長焦、中焦、短焦位置的示意圖。圖1-3中，200示意物側端，160示意像側端。如圖1所示，本實施例的變焦鏡頭包括:由物方到成像方依次設置的具有正屈光度的第一透鏡組110、具有負屈光度的第二透鏡組120、具有正屈光度的第三透鏡組130、具有負屈光度的第四透鏡組140、具有正屈光度的一第五透鏡組150。
[0015]其中，第一透鏡組110為前固定組，用于會聚收光。第一透鏡組110由一片具有正屈光度的凸面朝向物側的第一彎月形鍺正透鏡112構成。由于第一透鏡組110的鏡片都是普通球面鏡片，制作工藝較為簡單，且精度易于保證，能有效降低生產成本和難度。
[0016]第二透鏡組120為變焦組，用于改變變焦鏡頭的焦距，增加變倍倍率。其中第二透鏡組120是由一片雙凹形鍺負透鏡122構成。第三透鏡組130為補償組，由一片雙凸型鍺正透鏡132構成，其作用是用于補償變焦鏡頭在變焦過程中的像面位置的偏移。第二透鏡組120和第三透鏡組130適于在第一透鏡組110與第四透鏡組140之間移動。
[0017]具體而言，欲將變焦鏡頭的倍率自長焦端調整至短焦端時，則使第二透鏡組120朝向物側200移動，同時，作為補償組的第三透鏡組先朝物側200移動，然后向第四透鏡組140側移動，其作用是補償第二透鏡組120移動引起的像面移動。
[0018]第四透鏡組140為后固定組，由一凹面朝向物側的彎月形鍺負透鏡142構成。其作用是將物方的景物會聚成系統的一次實像。變焦鏡頭的一次實像在第一反射鏡160與第五透鏡組150之間。
[0019]第五透鏡組150為調焦組，由一片凸鍺正透鏡152構成，其作用是補償不同物距不同溫度下像面位置的偏移。
[0020]為了提高系統像質，改善系統溫度變化對像質的影響，雙凹形鍺負透鏡122兩面采用了非球面，雙凸型鍺正透鏡132有一面采用了非球面及衍射面，彎月形鍺負透鏡142有一面米用了非球面。
[0021]為了解決變焦過程中的像面位移問題，利用曲線擬合法設計的變焦曲線，并以該曲線制做的變倍驅動凸輪300，如圖4所示的，該凸輪驅動變倍組和補償組按設定的路徑同步移動，達到無像面位移的穩定的變焦效果。變焦凸輪由兩條曲線組成，凸輪曲線加工于凸輪筒上，體現為曲線槽310，導釘在曲線槽310內移動，帶動鏡片完成變焦動作。曲線槽310以三組式對稱分布在凸輪筒圓周上，三組對稱分布的曲線槽310穩定的支撐、驅動著鏡片組，完成變焦動作。
[0022]值得一提的是，本實施例的變焦鏡頭由五片透鏡組成，而且避免了把非球面和衍射面設在口徑較大的第一透鏡組110的透鏡上。易于加工制作，精度得到保證的同時可有效降低生產成本。
[0023]本發明的變焦鏡頭具有良好的成像質量，因此，上述變焦鏡頭可以應用于640 X 512元或更大面陣制冷型長波探測器的紅外成像設備中，該設備的核心組件之一為連續變焦紅外鏡頭，通過移動不同的透鏡組實現連續變焦，同時保持像面清晰。可以達到大視場搜索目標，變焦過程中跟蹤目標，小視場仔細觀察目標的目的，因而具有強烈的應用需求。
[0024]由上述實施例可以看出，本發明避免在口徑較大的第一透鏡組上設非球面。易于光學加工制作，且精度易于保證，從而降低生產成本。本發明采用衍射面可矯正色差，提高像質，且可減小溫度變化對像質的影響。
【主權項】
1.一種連續變焦紅外鏡頭，其特征在于:所述連續變焦紅外鏡頭包括由物方到成像方依次設置的具有正屈光度的第一透鏡組、具有負屈光度的第二透鏡組、具有正屈光度的第三透鏡組、具有負屈光度的第四透鏡組、具有正屈光度的一第五透鏡組； 其中，第一透鏡組為前固定組，用于會聚收光；第二透鏡組為變焦組，用于改變所述變焦鏡頭的焦距；第三透鏡組為補償組，用于補償所述變焦鏡頭在變焦過程中的像面移動；第四透鏡組為后固定組；第五透鏡組為調焦組，用于補償不同物距、不同溫度下像面位置的偏移。
2.根據權利要求1所述的連續變焦紅外鏡頭，其特征在于:所述第一透鏡組由一片具有正屈光度的凸面朝向物側的第一彎月形鍺正透鏡構成。
3.根據權利要求2所述的連續變焦紅外鏡頭，其特征在于:所述第二透鏡組由一片雙凹形鍺負透鏡構成。
4.根據權利要求3所述的連續變焦紅外鏡頭，其特征在于:所述第三透鏡組由一片雙凸型鍺正透鏡構成。
5.根據權利要求4所述的連續變焦紅外鏡頭，其特征在于:所述第四透鏡組由一凹面朝向物側的彎月形鍺負透鏡構成。
6.根據權利要求5所述的連續變焦紅外鏡頭，其特征在于:所述第五透鏡組由一片凸鍺正透鏡構成。
7.根據權利要求6所述的連續變焦紅外鏡頭，其特征在于:所述的連續變焦紅外鏡頭還包括由變焦凸輪曲線制做的變倍驅動凸輪。
【專利摘要】本發明涉及一種連續變焦紅外鏡頭，該鏡頭能提高成像質量。連續變焦紅外鏡頭包括第一透鏡組為前固定組；第二透鏡組為變焦組；第三透鏡組為補償組；第四透鏡組為后固定組；第五透鏡組為調焦組，用于補償不同物距、不同溫度下像面位置的偏移；還包括變倍驅動凸輪。本發明的有益效果：本發明的長波紅外連續變焦鏡頭，顯著提高了探測作用距離及成像質量，降低了成本，并且能達到良好的成像效果。利用曲線擬合技術設計變焦凸輪曲線制做的變倍驅動凸輪,有效解決變焦過程中的像面位移問題。
【IPC分類】G02B15-173
【公開號】CN104820280
【申請號】CN201510253987
【發明人】金有平, 張瑩昭
【申請人】昆明全波紅外科技有限公司
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年5月19日