一側，并且探測器為制冷型紅外探測器。
[0032]此外，該紅外連續(xù)變焦鏡頭采用二次成像的光學原理，可與制冷型探測器的冷光闌匹配，滿足100%冷光闌效率。
[0033]需要說明的是，本實用新型中所述的變焦曲線是變焦組和補償組在變焦過程中的移動曲線，也稱為凸輪曲線。采用以上紅外連續(xù)變焦系統(tǒng)可以使得變焦機構控制簡單，可以是采用凸輪機構或者電機分別驅動變焦組和補償組進行變焦之前首先將變焦組和補償組的初始位置沿光軸一并平移-γ.?..At后，再進行變焦，由此可以使得變焦組和補償組在變焦過程中的變焦曲線保持不變，降低變焦機構控制的復雜性。
[0034]當環(huán)境溫度發(fā)生變化時，變焦組和補償組首先沿光軸平移以補償環(huán)境溫度變化所引起的前固定組的離焦量，由此，在變焦過程中，變焦組和補償組的變焦曲線保持不變，降低了變焦控制機構的復雜性。從而補償前固定組的離焦量就可以補償變焦組和補償組作為一個整體與前固定組的高斯關系。
[0035]具體地，前固定組隨環(huán)境溫度變化的離焦量為:Ad = -γ.f.At，式中，f是前固定組在初始溫度，例如常溫下的焦距值，γ是前固定組的光學材料的熱差系數(shù)。由于f和γ是常數(shù)值，故前固定組隨環(huán)境溫度變化的離焦量與溫度是線性關系。
[0036]如圖2所示坐標軸的橫軸為位移distance，縱軸為變焦鏡頭的有效焦距EFL，圖中包括變焦組的變焦曲線10和補償組的變焦曲線11，變焦曲線10和變焦曲線11的焦距可以自短焦fw= 25mm至長焦f N= 300mm。環(huán)境溫度變化至溫度T時，變焦曲線10和變焦曲線11 的即時位置為:dT= dg+Δ d,由于 Ad= (Tc1-1Ok1，其中 kl = γ.?,由此，dT= d0+ (T0-T)k10其中，Ttl是初始溫度，比如常溫20°C，Cltl是變焦曲線在溫度T ^時的初始位置，即變焦組和補償組的初始位置，屯是溫度為T時變焦曲線的即時位置。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。
[0037]作為優(yōu)選的實施例，紅外連續(xù)變焦鏡頭包括由兩種以上紅外光學材料制成的透鏡，以消除色差。進一步地，變焦組和補償組采用的紅外光學材料具有低色散特性和低溫度特性，例如砸化鋅ZnSe或者硫化鋅ZnS，由此降低溫度對光焦度、色差和像差的影響。前固定組、變焦組、補償組或者后固定組采用具有負色散特性的透鏡來減小鏡頭的色差。進一步地，前固定組、變焦組、補償組或者后固定組包含具有非球面和衍射面的透鏡。
[0038]通過實驗得出，本實用新型紅外變焦系統(tǒng)的工作波段包括紅外長波波段8um-12um或者紅外中波波段3um-5um，由此可以使得本實用新型紅外變焦系統(tǒng)具有較寬波段的應用范圍。另外，紅外連續(xù)變焦鏡頭的焦距為25mm-300mm，放大倍率M= 12倍，相對孔徑F/4。進一步地，紅外連續(xù)變焦鏡頭的工作溫度范圍為-40°C?70°C?？梢钥闯鲈摷t外連續(xù)變焦鏡頭可以適用的工作溫度范圍跨度大，從而能夠較好地適應戶外環(huán)境溫度，并且在變焦過程中獲取清晰的成像質量。
[0039]如圖3至圖11所示為本實用新型的紅外連續(xù)變焦系統(tǒng)的焦距分別取值為長焦、中焦、短焦在環(huán)境溫度為_40°C、20°C和55 °C下的光學傳遞函數(shù)MTF圖。其中，圖3至圖5分別是在環(huán)境溫度為_40°C下，長焦300mm、中焦86.6mm和短焦25mm時的光學傳遞函數(shù)MTF。圖6至圖8分別是在環(huán)境溫度為20°C下，長焦300mm、中焦86.6mm和短焦25mm時的光學傳遞函數(shù)MTF。圖9至圖11分別是在環(huán)境溫度為55°C下，長焦300mm、中焦86.6mm和短焦25mm時的光學傳遞函數(shù)MTF。以圖4為例進行說明，圖中的橫坐標為空間頻率SPATIALFREQUENCY，單位是線對/毫米CYCLES/MM，縱坐標為對比度MODULAT1N，圖中顯示了衍射極限 diffract1n limit 以及 0.0 視場 field、。.6field、0.8field 和 1.0field 的光學傳遞函數(shù)MTF，選取的波長分別為權重為I的4800.0匪、4000.0匪以及3700.0匪。從圖中可以看出，在空間頻率17.0CYCLES/MM時的對比度在0.4以上。當環(huán)境溫度發(fā)生變化時，變焦曲線本身不發(fā)生變化。由MTF圖可知，通過這種設計方法，僅線性平移變焦曲線的初始位置以進行補償，以使紅外變焦系統(tǒng)在整個工作溫度范圍內的變焦過程中保持良好的成像質量，可以看出，本實用新型的紅外連續(xù)變焦方法的環(huán)境適應性、溫度適應性較好。
[0040]通過【具體實施方式】的說明，應當可對本實用新型為達成預定目的所采取的技術手段及功效得以更加深入且具體的了解，然而所附圖示僅是提供參考與說明之用，并非用來對本實用新型加以限制。
【主權項】
1.一種紅外連續(xù)變焦鏡頭，其特征在于，包括從物方至像方依次設置的前固定組、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。
2.根據權利要求1所述的紅外連續(xù)變焦鏡頭，其特征在于，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。
3.根據權利要求1或2所述的紅外連續(xù)變焦鏡頭，其特征在于，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置，所述第一正光焦度透鏡靠近物側，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。
4.根據權利要求3所述的紅外連續(xù)變焦鏡頭，其特征在于，所述變焦組由第二負光焦度透鏡構成，所述補償組由第二正光焦度透鏡構成，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。
5.根據權利要求4所述的紅外連續(xù)變焦鏡頭，其特征在于，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。
6.根據權利要求1所述的紅外連續(xù)變焦鏡頭，其特征在于，所述紅外連續(xù)變焦鏡頭還包括探測器，所述探測器設置于所述后固定組的靠近成像方的一側，并且所述探測器為制冷型紅外探測器。
【專利摘要】本實用新型提出了一種紅外連續(xù)變焦鏡頭。其包括從物方至像方依次設置的前固定組、變焦組、補償組和后固定組，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，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，變焦組和補償組符合局部無熱化設計的要求；當環(huán)境溫度自初始溫度變化Δt時，將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·Δt，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。其在環(huán)境溫度發(fā)生變化時成像質量清晰，降低紅外連續(xù)變焦鏡頭變焦過程中機電控制的復雜性。
【IPC分類】G02B15-177
【公開號】CN204515227
【申請?zhí)枴緾N201520187089
【發(fā)明人】彭晴晴, 張興德, 李榮剛, 楊加強, 孫昌峰
【申請人】中國電子科技集團公司第十一研究所
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年3月31日...