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(shí)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(xué)儀器的使用過程中，環(huán)境溫度變化較大，對于紅外光學(xué)系統(tǒng)來說，紅外光學(xué)材料的溫度折射率系數(shù)遠(yuǎn)大于可見光材料，因此紅外光學(xué)材料的性能受溫度影響較大。
[0003]當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，紅外光學(xué)鏡頭產(chǎn)生熱離焦，由此導(dǎo)致像質(zhì)降低。尤其在紅外連續(xù)變焦鏡頭中，要求每個(gè)變焦位置都能清晰地成像，但是環(huán)境溫度變化會(huì)導(dǎo)致每個(gè)變焦位置的離焦量不盡相同，并且難以補(bǔ)償。環(huán)境溫度變化也會(huì)導(dǎo)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(shí)采用對應(yīng)的變焦曲線，從而導(dǎo)致連續(xù)變焦控制相對復(fù)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(bǔ)償。
[0004]試驗(yàn)證明，由于紅外材料種類稀少，光機(jī)加工裝調(diào)等隨機(jī)誤差的存在，即便是在兩檔或多檔變焦系統(tǒng)中，要真正實(shí)現(xiàn)光學(xué)被動(dòng)無熱化也是非常困難的；即便能實(shí)現(xiàn)，由于隨機(jī)誤差導(dǎo)致的像面不確定性漂移，其精度也不會(huì)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(shí)現(xiàn)光學(xué)被動(dòng)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(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)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(shí)成像質(zhì)量清晰，降低紅外連續(xù)變焦鏡頭變焦過程中機(jī)電控制的復(fù)雜性。
[0006]本實(shí)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(bǔ)償組和后固定組，其中:所述前固定組用于會(huì)聚收光；所述變焦組用于改變變焦鏡頭的焦距；所述補(bǔ)償組用于補(bǔ)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(bǔ)償組用于將物方的景物會(huì)聚成一次成像；所述后固定組用于將所述一次成像會(huì)聚為二次成像，并且所述變焦組和所述補(bǔ)償組符合局部無熱化設(shè)計(jì)的要求；當(dāng)環(huán)境溫度自初始溫度變化At時(shí)，將所述變焦組和所述補(bǔ)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(xué)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(bǔ)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(fù)光焦度透鏡構(gòu)成，所述第一正光焦度透鏡和所述第一負(fù)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(fù)光焦度透鏡采用不同的紅外光學(xué)材料制成。
[0009]優(yōu)選地，所述變焦組由第二負(fù)光焦度透鏡構(gòu)成，所述補(bǔ)償組由第二正光焦度透鏡構(gòu)成，當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，所述第二負(fù)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(shí)用新型中的變焦組和補(bǔ)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(dòng)量為正，遠(yuǎn)離前固定組的移動(dòng)量為負(fù)。
[0013]采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型至少具有下列優(yōu)點(diǎn):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(jìn)行變焦之前，變焦組和補(bǔ)償組沿光軸分別平移-γ.?..At后，由此在進(jìn)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(bǔ)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(jī)電控制的復(fù)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(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選實(shí)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(bǔ)償組沿光軸分別平移的變焦曲線的示意圖；
[0016]圖3為本實(shí)用新型的紅外變焦系統(tǒng)的焦距為長焦300mm時(shí)處于_40°C的環(huán)境溫度下的MTF函數(shù)圖；
[0017]圖4為本實(shí)用新型的紅外變焦系統(tǒng)的焦距為中焦86.6mm時(shí)處于-40°C的環(huán)境溫度下的MTF函數(shù)圖；
[0018]圖5為本實(shí)用新型的紅外變焦系統(tǒng)的焦距為短焦25mm時(shí)處于-40°C的環(huán)境溫度下的MTF函數(shù)圖；
[0019]圖6為本實(shí)用新型的紅外變焦系統(tǒng)的焦距為長焦300mm時(shí)處于20°C的環(huán)境溫度下的MTF函數(shù)圖；
[0020]圖7為本實(shí)用新型的紅外變焦系統(tǒng)的焦距為中焦86.6mm時(shí)處于20°C的環(huán)境溫度下的MTF函數(shù)圖；
[0021]圖8為本實(shí)用新型的紅外變焦系統(tǒng)的焦距為短焦25mm時(shí)處于20°C的環(huán)境溫度下的MTF函數(shù)圖；
[0022]圖9為本實(shí)用新型的紅外變焦系統(tǒng)的焦距為長焦300mm時(shí)處于55°C的環(huán)境溫度下的MTF函數(shù)圖；
[0023]圖10為本實(shí)用新型的紅外變焦系統(tǒng)的焦距為中焦86.6mm時(shí)處于55°C的環(huán)境溫度下的MTF函數(shù)圖；
[0024]圖11為本實(shí)用新型的紅外變焦系統(tǒng)的焦距為短焦25mm時(shí)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(fù)光焦度透鏡；3_第二負(fù)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(dòng)曲線；11-補(bǔ)償組移動(dòng)曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為更進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型為達(dá)成預(yù)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(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明如后。
[0027]本實(shí)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(bǔ)償組和后固定組。下面將詳細(xì)地描述本實(shí)用新型的紅外連續(xù)變焦鏡頭及其各個(gè)部件。
[0028]其中:前固定組用于會(huì)聚收光；變焦組用于改變變焦鏡頭的焦距；補(bǔ)償組用于補(bǔ)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(bǔ)償組用于將物方的景物會(huì)聚成一次成像；后固定組用于將一次成像會(huì)聚為二次成像，并且變焦組和補(bǔ)償組符合局部無熱化設(shè)計(jì)的要求。變焦機(jī)構(gòu)中，當(dāng)環(huán)境溫度自初始溫度變化At時(shí)，變焦機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)變焦組和補(bǔ)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(xué)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(gè)優(yōu)選實(shí)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(fù)光焦度透鏡2構(gòu)成，第一正光焦度透鏡I和第一負(fù)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(fù)光焦度透鏡2采用不同的紅外光學(xué)材料制成，降低色差。優(yōu)選地，變焦組由第二負(fù)光焦度透鏡3構(gòu)成，補(bǔ)償組由第二正光焦度透鏡4構(gòu)成，在變焦過程中，第二負(fù)光焦度透鏡和第二正光焦度透鏡的變焦曲線保持不變。進(jìn)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(fù)光焦度透鏡2或者第二負(fù)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