超大变倍比连续变焦红外镜头的制作方法
【专利摘要】本发明的超大变倍比连续变焦红外镜头，从物侧起沿光轴依次设置有前度固定组、变倍组、补偿组、第一后固定组、调焦组和第二后固定组，变倍组、补偿组分别为双凹负透镜、双凸正透镜，第一后固定组为负弯月透镜，调焦组、第二后固定组均为正弯月透镜；6个透镜分别具有正、负、正、负、正、正的屈光度；镜头由广角状态向长焦状态变化的过程中，变倍组与前固定组之间的距离、补偿组与第一后固定组之间的距离逐渐增加。本发明的红外镜头，可实现10倍或10倍以上的超大变倍比；由于只采用6个透镜，保证了光线透过率；结构紧凑，有温度补偿功能，易于装调和组装。
【专利说明】超大变倍比连续变焦红外镜头
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种超大变倍比连续变焦红外镜头，更具体的说，尤其涉及一种通过合理选取和排列不同种类的透镜来使形成的镜头具有超大变倍比的连续变焦红外镜头。
【背景技术】
[0002]非制冷热像仪由于体积小、重量轻等优点，近年来发展迅速。红外变焦热像仪的焦距可以连续变化，即能大范围监视，又能放大目标仔细观察，在变焦过程中不会丢失目标信息，使得非制冷红外变焦热像仪在安防监控、森林防火、安全生产等领域得到更广泛的应用。
[0003]在长波红外变焦系统设计中，为了追求高的透过率和降低成本(长波红外材料很贵)，往往尽量减少使用镜片的数量，同时长波红外材料种类少，这些都加大了超大变倍比连续变焦红外镜头的设计难度。
[0004]近年来，一些非制冷红外变焦镜头越来越受到用户的认可，但超大变倍比镜头的应用还比较少，中国专利文献CN101482647B公开的大变倍比变焦镜头采用6片透镜，仅仅实现了 5倍、6倍或7倍的变倍比，还有中国专利文献203385929U公开的大变倍比镜头，也仅仅为6倍，通过以上描述可知，超大变倍比的镜头设计是一个巨大的难题，目前还没有出现在广角状态下可清晰成像又可实现10倍甚至更高变倍比的连续变焦红外镜头。
【发明内容】
[0005]本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种超大变倍比连续变焦红外镜头。
[0006]本发明的超大变倍比连续变焦红外镜头，包括对光线起会聚作用的前固定组和用于将光信号转化为电信号的探测器，所述前固定组为凸面朝向物侧的正弯月透镜；其特别之处在于:从前固定组至探测器沿光轴依次设置有变倍组、补偿组、第一后固定组、调焦组和第二后固定组，所述变倍组、补偿组分别为双凹负透镜、双凸正透镜，第一后固定组为凹面朝向物侧的负弯月透镜，调焦组、第二后固定组均为凸面朝向物侧的正弯月透镜；所述前固定组、补偿组、调焦组、第二后固定组均具有正屈光度，变倍组、第一后固定组均具有负屈光度；
所述变倍组、补偿组和调焦组设置有驱使各自运动的驱动机构，前固定组、第一后固定组和第二后固定组相对于探测器静止不动；镜头由广角状态向长焦状态变化的过程中，变倍组与前固定组之间的距离逐渐增加，补偿组与第一后固定组之间的距离也逐渐增加；补偿组用于补偿变倍组在变焦过程中或者外界温度变化时所造成的像面位置的偏移，调焦组对远近不同的物体进行聚焦并可在外界温度变化时补偿像面的离焦。
[0007]前固定组采用正弯月透镜，实现对光线的聚焦；探测器用于将光信号转化为电信号。正屈光度是指对光线具有会聚作用，负屈光度是指对光线具有发散作用。变倍组、补偿组、第一后固定组、聚焦组、第二后固定组分别采用双凹负透镜、双凸正透镜、负弯月透镜、正弯月透镜、正弯月透镜，且透镜的凹面、凸面、凹面、凸面、凸面分别朝向物侧，并分别具有正、负、正、负、正、正屈光度，变倍组在前固定组与补偿组之间移动变焦的过程中，可使其具有10倍或10倍以上的变倍比，镜头更加适用于大视场搜索目标、小视场仔细观察目标。
[0008]本发明的超大变倍比连续变焦红外镜头，设第一后固定组、调焦组和第二后固定组所组成的光学系统为第四透镜单元，前固定组、变倍组和第四透镜单元的焦距满足不等式组(I):
【权利要求】
1.一种超大变倍比连续变焦红外镜头，包括对光线起会聚作用的前固定组(I)和用于将光信号转化为电信号的探测器(8)，所述前固定组为凸面朝向物侧的正弯月透镜；其特征在于:从前固定组至探测器沿光轴依次设置有变倍组(2)、补偿组(3)、第一后固定组(4)、调焦组(5)和第二后固定组(6)，所述变倍组、补偿组分别为双凹负透镜、双凸正透镜，第一后固定组为凹面朝向物侧的负弯月透镜，调焦组、第二后固定组均为凸面朝向物侧的正弯月透镜；所述前固定组、补偿组、调焦组、第二后固定组均具有正屈光度，变倍组、第一后固定组均具有负屈光度； 所述变倍组、补偿组和调焦组设置有驱使各自运动的驱动机构，前固定组、第一后固定组和第二后固定组相对于探测器静止不动；镜头由广角状态向长焦状态变化的过程中，变倍组与前固定组之间的距离逐渐增加，补偿组与第一后固定组之间的距离也逐渐增加；补偿组用于补偿变倍组在变焦过程中或者外界温度变化时所造成的像面位置的偏移，调焦组对远近不同的物体进行聚焦并可在外界温度变化时补偿像面的离焦。
2.根据权利要求1所述的超大变倍比连续变焦红外镜头，其特征在于:设第一后固定组(4)、调焦组(5)和第二后固定组(6)所组成的光学系统为第四透镜单元，前固定组(I)、变倍组(2 )和第四透镜单元的焦距满足不等式组(I):
3.根据权利要求1或2所述的超大变倍比连续变焦红外镜头，其特征在于:所述变倍组(2)和补偿组(3)所含有的4个曲面至少有两个非球面。
4.根据权利要求4所述的超大变倍比连续变焦红外镜头，其特征在于:所述变倍组(2)朝向物侧的曲面和补偿组(3)朝向像侧的曲面均为非球面；非球面通过公式(2)来确定:
5.根据权利要求1或2所述的超大变倍比连续变焦红外镜头，其特征在于:设前固定组(I)、变倍组(2)、补偿组(3)、第一后规定组(4)、调焦组(5)以及第二后固定组(6)朝向物侧和朝向像侧的曲面分别为S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12 ;曲面SI至S12的曲率半径分别为 155.353mm、300.375 mm、-206.83 mm、208.55 mm、202.16 mm、-149.83mm、-64.37 mm、-185.19 mm> 184.62 mm、414.80 mm、64.42 mm>59.06 mm;光轴处曲面 S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、SlU S12 之间的距离分别为 14mm、可变间距 Dl、.5.0mm、可变间距 D2、8.0 mm、可变间距 D3、6.0mm、50.20 mm>7.0 mm、20.35 mm>5.0 mm,曲面 S12 距离探测器(8)表面的距离为19.45 mm ； 镜头由广角状态向长焦状态变化的过程中:可变间距Dl由21.45mm逐渐增加至.96.05_，可变间距D2由121.35mm逐渐减小至8.85_，可变间距D3由7.20mm逐渐增加至.45.1Omm0
6.根据权利要求1或2所述的超大变倍比连续变焦红外镜头，其特征在于:所述补偿组(3)朝向物侧的曲面处设置光阑；光学系统F数从0.9~1.2之间进行变化；该系统适用于波长8-12 μ m的 长波红外。
【文档编号】G02B15/173GK103852874SQ201410094484
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2014年3月14日 优先权日:2014年3月14日
【发明者】刘涛, 徐玉惠, 陈大明 申请人:山东神戎电子股份有限公司