一種紅外連續(xù)變焦鏡頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及紅外成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種紅外連續(xù)變焦鏡頭。
【背景技術(shù)】
[0002]野外光學儀器的使用過程中，環(huán)境溫度變化較大，對于紅外光學系統(tǒng)來說，紅外光學材料的溫度折射率系數(shù)遠大于可見光材料，因此紅外光學材料的性能受溫度影響較大。
[0003]當環(huán)境溫度發(fā)生變化時，紅外光學鏡頭產(chǎn)生熱離焦，由此導致像質(zhì)降低。尤其在紅外連續(xù)變焦鏡頭中，要求每個變焦位置都能清晰地成像，但是環(huán)境溫度變化會導致每個變焦位置的離焦量不盡相同，并且難以補償。環(huán)境溫度變化也會導致變焦曲線不再適用，因此大多連續(xù)變焦系統(tǒng)在不同的環(huán)境溫度時采用對應的變焦曲線，從而導致連續(xù)變焦控制相對復雜。但是在這種情況下，不同環(huán)境溫度的成像質(zhì)量也不能夠得到完全補償。
[0004]試驗證明，由于紅外材料種類稀少，光機加工裝調(diào)等隨機誤差的存在，即便是在兩檔或多檔變焦系統(tǒng)中，要真正實現(xiàn)光學被動無熱化也是非常困難的；即便能實現(xiàn)，由于隨機誤差導致的像面不確定性漂移，其精度也不會太高。在工程化的紅外連續(xù)變焦系統(tǒng)中更是難以完全實現(xiàn)光學被動無熱化。因此，需要一種紅外連續(xù)變焦鏡頭，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種紅外連續(xù)變焦鏡頭。這種紅外連續(xù)變焦鏡在環(huán)境溫度發(fā)生變化時成像質(zhì)量清晰，降低紅外連續(xù)變焦鏡頭變焦過程中機電控制的復雜性。
[0006]本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種紅外連續(xù)變焦鏡頭，其包括從物方至像方依次設(shè)置的前固定組、變焦組、補償組和后固定組，其中:所述前固定組用于會聚收光；所述變焦組用于改變變焦鏡頭的焦距；所述補償組用于補償所述變焦鏡頭在變焦過程中像面位置的偏移，并且所述前固定組、所述變焦組和所述補償組用于將物方的景物會聚成一次成像；所述后固定組用于將所述一次成像會聚為二次成像，并且所述變焦組和所述補償組符合局部無熱化設(shè)計的要求；當環(huán)境溫度自初始溫度變化At時，將所述變焦組和所述補償組的初始位置相對于所述前固定組的位置沿光軸分別平移-γ *f.At，其中，γ是所述前固定組的光學材料的熱差系數(shù)，f是所述前固定組在所述初始溫度的有效焦距。
[0007]優(yōu)選地，所述前固定組、所述變焦組、所述補償組和所述后固定組中的至少一組包括具有非球面和衍射面的透鏡。
[0008]優(yōu)選地，所述前固定組由第一正光焦度透鏡和第一負光焦度透鏡構(gòu)成，所述第一正光焦度透鏡和所述第一負光焦度透鏡沿所述光軸順次設(shè)置，所述第一正光焦度透鏡靠近物側(cè)，并且所述第一正光焦度透鏡和所述第一負光焦度透鏡采用不同的紅外光學材料制成。
[0009]優(yōu)選地，所述變焦組由第二負光焦度透鏡構(gòu)成，所述補償組由第二正光焦度透鏡構(gòu)成，當環(huán)境溫度變化時，所述第二負光焦度透鏡和所述第二正光焦度透鏡的變焦曲線保持不變。
[0010]優(yōu)選地，所述后固定組由第三正光焦度透鏡和第四正光焦度透鏡構(gòu)成，所述第三正光焦度透鏡和所述第四正光焦度透鏡沿所述光軸順次設(shè)置，并且所述后固定組與所述前固定組之間的距離保持不變。
[0011]優(yōu)選地，所述紅外連續(xù)變焦鏡頭還包括探測器，所述探測器設(shè)置于所述后固定組的靠近成像方的一側(cè)，并且所述探測器為制冷型紅外探測器。
[0012]需要說明的是，本實用新型中的變焦組和補償組的初始位置相對于前固定組的位置沿光軸分別平移-γ *f.At，具體地，朝向前固定組的移動量為正，遠離前固定組的移動量為負。
[0013]采用上述技術(shù)方案，本實用新型至少具有下列優(yōu)點:該紅外連續(xù)變焦鏡頭在環(huán)境溫度發(fā)生變化的范圍內(nèi)進行變焦之前，變焦組和補償組沿光軸分別平移-γ.?..At后，由此在進行變焦的過程中能夠保持清晰的成像質(zhì)量，另外，變焦組和補償組在變焦過程中采用的變焦曲線不變，由此降低了紅外連續(xù)變焦鏡頭變焦過程中機電控制的復雜性，提升紅外變焦系統(tǒng)的工程化水平。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型一個優(yōu)選實施例的紅外連續(xù)變焦鏡頭的示意圖；
[0015]圖2為將圖1所示紅外連續(xù)變焦鏡頭的變焦組和補償組沿光軸分別平移的變焦曲線的示意圖；
[0016]圖3為本實用新型的紅外變焦系統(tǒng)的焦距為長焦300mm時處于_40°C的環(huán)境溫度下的MTF函數(shù)圖；
[0017]圖4為本實用新型的紅外變焦系統(tǒng)的焦距為中焦86.6mm時處于-40°C的環(huán)境溫度下的MTF函數(shù)圖；
[0018]圖5為本實用新型的紅外變焦系統(tǒng)的焦距為短焦25mm時處于-40°C的環(huán)境溫度下的MTF函數(shù)圖；
[0019]圖6為本實用新型的紅外變焦系統(tǒng)的焦距為長焦300mm時處于20°C的環(huán)境溫度下的MTF函數(shù)圖；
[0020]圖7為本實用新型的紅外變焦系統(tǒng)的焦距為中焦86.6mm時處于20°C的環(huán)境溫度下的MTF函數(shù)圖；
[0021]圖8為本實用新型的紅外變焦系統(tǒng)的焦距為短焦25mm時處于20°C的環(huán)境溫度下的MTF函數(shù)圖；
[0022]圖9為本實用新型的紅外變焦系統(tǒng)的焦距為長焦300mm時處于55°C的環(huán)境溫度下的MTF函數(shù)圖；
[0023]圖10為本實用新型的紅外變焦系統(tǒng)的焦距為中焦86.6mm時處于55°C的環(huán)境溫度下的MTF函數(shù)圖；
[0024]圖11為本實用新型的紅外變焦系統(tǒng)的焦距為短焦25mm時處于55°C的環(huán)境溫度下的MTF函數(shù)圖。
[0025]1-第一正光焦度透鏡；2_第一負光焦度透鏡；3_第二負光焦度透鏡；4_第二正光焦度透鏡；5_第二正光焦度透鏡；6_第三正光焦度透鏡；7_探測器；10-變焦組移動曲線；11-補償組移動曲線。
【具體實施方式】
[0026]為更進一步闡述本實用新型為達成預定目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對本實用新型進行詳細說明如后。
[0027]本實用新型提供的紅外連續(xù)變焦鏡頭包括自物方向成像方依次設(shè)置的前固定組、變焦組、補償組和后固定組。下面將詳細地描述本實用新型的紅外連續(xù)變焦鏡頭及其各個部件。
[0028]其中:前固定組用于會聚收光；變焦組用于改變變焦鏡頭的焦距；補償組用于補償變焦鏡頭在變焦過程中像面位置的偏移，并且前固定組、變焦組和補償組用于將物方的景物會聚成一次成像；后固定組用于將一次成像會聚為二次成像，并且變焦組和補償組符合局部無熱化設(shè)計的要求。變焦機構(gòu)中，當環(huán)境溫度自初始溫度變化At時，變焦機構(gòu)驅(qū)動變焦組和補償組的初始位置相對于前固定組的位置沿光軸分別平移-γ -f.At，其中，γ是前固定組的光學材料的熱差系數(shù)，f是前固定組在初始溫度的有效焦距。
[0029]作為一個優(yōu)選實施例的連續(xù)變焦鏡頭，如圖1所示，前固定組由第一正光焦度透鏡I和第一負光焦度透鏡2構(gòu)成，第一正光焦度透鏡I和第一負光焦度透鏡2沿光軸順次設(shè)置，第一正光焦度透鏡I靠近物側(cè)，并且第一正光焦度透鏡I和第一負光焦度透鏡2采用不同的紅外光學材料制成，降低色差。優(yōu)選地，變焦組由第二負光焦度透鏡3構(gòu)成，補償組由第二正光焦度透鏡4構(gòu)成，在變焦過程中，第二負光焦度透鏡和第二正光焦度透鏡的變焦曲線保持不變。進一步地，后固定組由第三正光焦度透鏡5和第四正光焦度透鏡6構(gòu)成，第三正光焦度透鏡5和第四正光焦度透鏡6沿光軸順次設(shè)置，并且后固定組與前固定組之間的距離保持不變。由此，采用6片透鏡可以在工作溫度范圍內(nèi)的變焦過程中成像質(zhì)量高，并且在工作溫度范圍內(nèi)，變焦曲線不隨溫度發(fā)生改變，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、透過率高、質(zhì)量輕、成本低以及靈敏度高的性能。
[0030]優(yōu)選地，第一正光焦度透鏡1、第二正光焦度透鏡4、第三正光焦度透鏡5、第四正光焦度透鏡6、第一負光焦度透鏡2或者第二負光焦度透鏡3為具有非球面和衍射面的透鏡。
[0031]優(yōu)選地，紅外連續(xù)變焦鏡頭還包括探測器，探測器設(shè)置于后固定組的靠近成像方的