專利名稱：一種長波紅外連續(xù)變焦鏡頭的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種變焦鏡頭，尤其涉及一種用于非制冷型探測器緊湊型長波紅 外連續(xù)變焦鏡頭。
背景技術：
目前，連續(xù)變焦鏡頭的發(fā)展以及應用越來越為廣泛。尤其是應用在非制冷型探測 器上的長波紅外連續(xù)變焦鏡頭，更是得到了越來越多的使用。這是因為，首先、長波紅外非制冷探測器技術越來越為成熟；第二、非制冷型探測 器具有結構緊湊、功耗小、成本低等特點；這些特點決定了非制冷探測器在軍用和民用各領 域得到廣泛的應用。其中，其配置的紅外連續(xù)變焦鏡頭通過移動鏡片組能在一定范圍內(nèi)改變系統(tǒng)焦 距，使得像面景物的大小連續(xù)可變，達到大視場搜索目標，小視場觀察目標的目的，具有良 好的應用前景?，F(xiàn)有公開技術中，非制冷長波紅外連續(xù)變焦鏡頭鏡片數(shù)量大都5片以及5片以上， 并且，鏡頭在連續(xù)變焦過程中相對孔徑不固定，存在連續(xù)變焦系統(tǒng)長度長、安裝調(diào)試困難、 成本高等問題。

實用新型內(nèi)容針對傳統(tǒng)上的變焦鏡頭的變焦系統(tǒng)長度長、在連續(xù)變焦過程中相對孔徑不固定的 不足，本實用新型提供了一種長波紅外連續(xù)變焦鏡頭，該變焦鏡頭具有結構緊湊、透過率高 的技術優(yōu)點，并且，所述變焦鏡頭通過4片鏡片能夠實現(xiàn)4倍甚至5倍的變倍比，解決了現(xiàn) 有連續(xù)變焦鏡頭在變焦過程中相對孔徑不固定的問題，具有較好的技術優(yōu)點。本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下面所描述一種長波紅外連續(xù)變焦鏡頭，沿光軸從物方至像方依次設置有四個透鏡，其中，所 述第一透鏡與第三透鏡是固定在光軸上并且不能夠移動，所述第二透鏡和第四透鏡能夠沿 著光軸進行移動，其中，第二透鏡為變倍透鏡、第四透鏡是補償透鏡。進一步地，所述第一透鏡的直徑和系統(tǒng)總長滿足下列的表達式1. 1 < (Dl/FN0)/ft < 1. 2 以及TT/ft < 1. 5 ；其中，Dl為第一透鏡的直徑；FNO為長波紅外連續(xù)變焦透鏡的F數(shù)；ft為長波紅外連續(xù)變焦鏡頭的長焦狀態(tài)時的焦距；TT為第一透鏡中物方表面中心頂點到像面的距離。進一步地，所述第一透鏡、第二透鏡、第四透鏡滿足下列的表達式-1. 0 < f2/fl < -0. 1 以及f4/ft > 0. 5 ；[0019]其中，fl為第一透鏡的焦距；f2為第二透鏡的焦距；f4為第四透鏡的焦距；ft為長波紅外連續(xù)變焦鏡頭在長焦狀態(tài)時的焦距。進一步地，所述第二透鏡與第三透鏡之間有固定的系統(tǒng)光闌。進一步地，當所述鏡頭從廣角狀態(tài)向望遠狀態(tài)變化時，所述第二透鏡與第一透鏡 之間的距離一直在增大，第四透鏡與第三透鏡之間的距離先變小后變大。進一步地，所述第一透鏡是具有正屈光力的、凸面朝向物側的正彎月透鏡；第二透 鏡是具有負屈光力的雙凹負透鏡，第三透鏡、第四透鏡是具有正屈光力的透鏡。本實用新型與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)勢和有益效果首先，本實用新型通過采用四個鏡片實現(xiàn)高倍比變焦，使得系統(tǒng)的結構變得更為 緊湊，降低加工成本并且使得系統(tǒng)的裝配變得更為簡單；此外，由于本實用新型的透鏡組之 中，在特定位置采用固定的系統(tǒng)光闌，使得所述長波紅外連續(xù)變焦鏡頭在變焦的過程中始 終保持固定的相對孔徑，從而解決了傳統(tǒng)設計在變焦過程中系統(tǒng)靈敏度變化的問題，實踐 證明，該種技術方案具有較好的應用效果。
通過
以下結合附圖對其示例性實施例進行的描述，本實用新型上述特征和優(yōu)點將 會變得更加清楚和容易理解。圖1是本實用新型所述的長波紅外連續(xù)變焦鏡頭的具體實施例的結構示意圖；圖2是圖1具體實施例的變焦過程示意圖，其中，圖加是廣角狀態(tài)示意圖、圖2b 是中焦狀態(tài)示意圖、圖2c是望遠狀態(tài)示意圖；圖3A-3C是圖1所述的長波紅外連續(xù)變焦鏡頭的具體實施例在廣角狀態(tài)時的像差 分析圖，其中，圖3A是縱向像差圖、圖;3B是像散圖、圖3C是畸變圖；圖4A-4C是圖1所述的長波紅外連續(xù)變焦鏡頭的具體實施例在中焦狀態(tài)時的像差 分析圖，其中，圖4A是縱向像差圖、圖4B是像散圖、圖4C是畸變圖；圖5A-5C是圖1所述的長波紅外連續(xù)變焦鏡頭的具體實施例在望遠狀態(tài)時的像差 分析圖，其中，圖5A是縱向像差圖、圖5B是像散圖、圖5C是畸變圖。
具體實施方式
圖1是本實用新型所述的長波紅外連續(xù)變焦鏡頭的結構示意圖。—般來說，由于長波紅外連續(xù)變焦鏡頭是應用于非制冷熱像儀中的，因此，需要該 種結構盡可能地緊湊以及結構簡單，為了克服傳統(tǒng)的5片以上的透鏡的缺點，本實用新型 采取了四片透鏡，并且，借助于一定的光焦度參數(shù)設計，能夠達到4倍甚至5倍的變倍比的 技術效果。如圖所示，該長波紅外連續(xù)變焦鏡頭，其沿光軸從物側到像側依次設置有具有正 屈光力的第一透鏡100、具有負屈光力的第二透鏡200、具有正屈光力的第三透鏡300以及 具有正屈光力的第四透鏡400以及成像面600，其中，從第一透鏡100進入的像穿過透鏡以 后，最后進入到成像面600之中。其中，所述第一透鏡100與第三透鏡300是固定在光軸上并且不能夠移動，所述第 二透鏡200和第四透鏡400能夠沿著光軸進行移動，其中，第二透鏡200為變倍透鏡、第四透鏡400是補償透鏡，其中，該第一透鏡100為凸面朝向物側的正彎月透鏡；該第二透鏡200為雙凹負透 鏡，并且，第一透鏡100與第三透鏡300為固定焦距透鏡，第二透鏡200和第四透鏡400為 變焦透鏡。由于傳統(tǒng)上的設計的鏡頭在連續(xù)變焦過程中F數(shù)不固定，存在連續(xù)變焦系統(tǒng)長度 長、安裝調(diào)試困難、成本高等問題。為了解決該技術問題，我們設計在第二透鏡200與第三透鏡300之間設置有一個 固定的系統(tǒng)光闌500，并且，該固定系統(tǒng)光闌500選擇為孔徑光闌，所述孔徑光闌在鏡頭變 焦過程中位置和大小不發(fā)生變化，而入瞳大小與焦距保持同比例變化，從而保證相對孔徑 不變。圖2是圖1具體實施例的變焦過程示意圖，其中，圖加是廣角狀態(tài)示意圖、圖2b 是中焦狀態(tài)示意圖、圖2c是望遠狀態(tài)示意圖。如圖所示，我們可以很清楚地看到，當所述鏡頭從廣角狀態(tài)向望遠狀態(tài)變化時，所 述第一透鏡100的位置相對物體不發(fā)生移動，第二透鏡200向像側做單向運動并逐步靠近 像面600 ；同時，所述第四透鏡400先向背離像面600的方向移動，到達某一位置后又向像 面600的方向移動，從而，我們可以知道，所述第二透鏡200與第一透鏡100之間的距離一 直在增大，第四透鏡400與第三透鏡300之間的距離先變小后變大。其中，第一透鏡100和第三透鏡300的目的主要是匯聚光路；第二透鏡200主要用 于改變整個變焦透鏡的焦距，增加系統(tǒng)的變倍倍率。并且，第四透鏡400主要是起到了補償變焦的作用，具體來說，其作用主要有以下 兩個第一是補償系統(tǒng)變焦過程中的像面位置偏移，第二是補償在特定焦距不同物距下像 面位置偏移。從上述過程中，我們可以看到在特定位置設置固定光闌可以實現(xiàn)在鏡頭變焦過程 中相對孔徑不發(fā)生變化，從而解決了傳統(tǒng)變焦鏡頭在變焦過程中系統(tǒng)靈敏度變化的問題， 即該種方案具有更好的應用效果。為了實現(xiàn)整個長波紅外連續(xù)變焦鏡頭系統(tǒng)緊湊的效果，我們需要進一步調(diào)節(jié)變焦 鏡頭的一些透鏡參數(shù)，通常來說，該種參數(shù)的調(diào)節(jié)是依靠調(diào)節(jié)第一透鏡100的參數(shù)來實現(xiàn) 的。我們優(yōu)選選擇，所述第一透鏡的直徑和系統(tǒng)總長滿足下列的表達式1. 1 < (Dl/FN0)/ft < 1. 2 以及TT/ft < 1. 5 ；其中，Dl為第一透鏡的直徑；FNO為長波紅外連續(xù)變焦透鏡的F數(shù)；ft為長波紅外連續(xù)變焦鏡頭的長焦狀態(tài)時的焦距；TT為第一透鏡中物方表面中心頂點到像面的距離。另外，我們?yōu)榱藢崿F(xiàn)系統(tǒng)的高變倍和校正像差，第一透鏡組100、第二透鏡組200 和第四透鏡400的焦距需滿足以下條件-1. 0 < f2/fl < -0. 1 以及f4/ft > 0. 5 ；
5[0059]其中，fl為第一透鏡組的焦距；f2為第二透鏡組的焦距；f4為第四透鏡組的焦距；ft為系統(tǒng)長焦狀態(tài)時的焦距。在本實施例中，我們選取上述四個透鏡的鏡片材料均為鍺，由于鍺具有折射率高， 色散小，加工成本低等優(yōu)點，因此，具有較好的技術效果。此外，我們優(yōu)選第一透鏡100、第二透鏡200、第三透鏡300和第四透鏡400都是采
取非球面透鏡組成。非球面透鏡的特點是從透鏡中心到周邊曲率是連續(xù)變化的。與從透鏡中心到周 邊有一定曲率的球面透鏡不同，非球面透鏡具有更佳的曲率半徑特性，具有改善歪曲像差 及改善像散像差的優(yōu)點，能夠使得視野變得更大而真實。采用非球面透鏡后，能夠盡可能地 消除在成像的時候出現(xiàn)的像差，從而改善成像質量。第一透鏡100、第二透鏡200、第三透鏡300和第四透鏡400選取非球面透鏡，即利 用非球面透鏡良好的光學特性，保證在整體透鏡成像的時候，能夠盡可能地接收較大范圍 角度入射的光線，并且，借助于非球面透鏡的上述優(yōu)點，克服采用球面透鏡時的像差較多的 缺點，保持整體透鏡的光學成像品質。一般來說，非球面透鏡的形狀可以用一定的表達式進行限定。即上述非球面透鏡滿足下列的表達式
權利要求1.一種長波紅外連續(xù)變焦鏡頭，其特征在于，沿光軸從物方至像方依次設置有四個透 鏡，其中，所述第一透鏡與第三透鏡是固定在光軸上并且不能夠移動，所述第二透鏡和第四 透鏡能夠沿著光軸進行移動，其中，第二透鏡為變倍透鏡、第四透鏡是補償透鏡。
2.根據(jù)權利要求1所述的長波紅外連續(xù)變焦鏡頭，其特征在于， 所述第一透鏡的直徑和系統(tǒng)總長滿足下列的表達式1. 1 < (Dl/FN0)/ft < 1. 2 以及 TT/ft < 1. 5 ；其中，Dl為第一透鏡的直徑；FNO為長波紅外連續(xù)變焦透鏡的F數(shù)；ft為長波紅外連續(xù)變焦鏡頭的長焦狀態(tài)時的焦距；TT為第一透鏡中物方表面中心頂點到像面的距離。
3.根據(jù)權利要求1所述的長波紅外連續(xù)變焦鏡頭，其特征在于， 所述第一透鏡、第二透鏡、第四透鏡滿足下列的表達式-1. 0 < f2/fl < -0. 1 以及 f4/ft > 0. 5 ；其中，fl為第一透鏡的焦距； f2為第二透鏡的焦距； f4為第四透鏡的焦距；ft為所述長波紅外連續(xù)變焦鏡頭在長焦狀態(tài)時的焦距。
4.根據(jù)權利要求1所述的長波紅外連續(xù)變焦鏡頭，其特征在于，所述第二透鏡與第三 透鏡之間有固定的系統(tǒng)光闌。
5.根據(jù)權利要求1所述的長波紅外連續(xù)變焦鏡頭，其特征在于，所述第一透鏡是具有 正屈光力的、凸面朝向物側的正彎月透鏡；第二透鏡是具有負屈光力的雙凹負透鏡，第三透 鏡、第四透鏡是具有正屈光力的透鏡。
專利摘要本實用新型公開了一種長波紅外連續(xù)變焦鏡頭，沿光軸從物方至像方依次設置有四個透鏡，其中，所述第一透鏡與第三透鏡是固定在光軸上并且不能夠移動，所述第二透鏡和第四透鏡能夠沿著光軸進行移動，其中，第二透鏡為變倍透鏡、第四透鏡是補償透鏡。第二透鏡與第三透鏡之間有固定的系統(tǒng)光闌。本實用新型通過采用四個鏡片實現(xiàn)高倍比變焦，進而使得系統(tǒng)的結構變得更為緊湊，重量更輕，加工成本更低，系統(tǒng)裝配更簡單。此外，由于在本實用新型的透鏡組之中，在特定位置采用了固定的系統(tǒng)光闌，使得所述長波紅外連續(xù)變焦鏡頭在變焦的過程中始終保持固定的相對孔徑，從而解決了傳統(tǒng)設計在變焦過程中系統(tǒng)靈敏度變化的問題，實踐證明，該種技術方案具有較好的應用效果。
文檔編號G02B15/173GK201852990SQ20102054239
公開日2011年6月1日 申請日期2010年9月21日 優(yōu)先權日2010年9月21日
發(fā)明者任和齊, 黃林 申請人:寧波舜宇紅外技術有限公司