專利名稱：一種長(zhǎng)波紅外連續(xù)變焦鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)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(cè)器緊湊型長(zhǎng)波紅 外連續(xù)變焦鏡頭。
背景技術(shù)：
目前，連續(xù)變焦鏡頭的發(fā)展以及應(yīng)用越來(lái)越為廣泛。尤其是應(yīng)用在非制冷型探測(cè) 器上的長(zhǎng)波紅外連續(xù)變焦鏡頭，更是得到了越來(lái)越多的使用。這是因?yàn)?，首先、長(zhǎng)波紅外非制冷探測(cè)器技術(shù)越來(lái)越為成熟；第二、非制冷型探測(cè) 器具有結(jié)構(gòu)緊湊、功耗小、成本低等特點(diǎn)；這些特點(diǎn)決定了非制冷探測(cè)器在軍用和民用各領(lǐng) 域得到廣泛的應(yīng)用。其中，其配置的紅外連續(xù)變焦鏡頭通過(guò)移動(dòng)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(dá)到大視場(chǎng)搜索目標(biāo)，小視場(chǎng)觀察目標(biāo)的目的，具有良 好的應(yīng)用前景?，F(xiàn)有公開(kāi)技術(shù)中，非制冷長(zhǎng)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(guò)程中相對(duì)孔徑不固定，存在連續(xù)變焦系統(tǒng)長(zhǎng)度長(zhǎng)、安裝調(diào)試?yán)щy、 成本高等問(wèn)題。
實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)傳統(tǒng)上的變焦鏡頭的變焦系統(tǒng)長(zhǎng)度長(zhǎng)、在連續(xù)變焦過(guò)程中相對(duì)孔徑不固定的 不足，本實(shí)用新型提供了一種長(zhǎng)波紅外連續(xù)變焦鏡頭，該變焦鏡頭具有結(jié)構(gòu)緊湊、透過(guò)率高 的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，并且，所述變焦鏡頭通過(guò)4片鏡片能夠?qū)崿F(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(guò)程中相對(duì)孔徑不固定的問(wèn)題，具有較好的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下面所描述一種長(zhǎng)波紅外連續(xù)變焦鏡頭，沿光軸從物方至像方依次設(shè)置有四個(gè)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(dòng)，所述第二透鏡和第四透鏡能夠沿 著光軸進(jìn)行移動(dòng)，其中，第二透鏡為變倍透鏡、第四透鏡是補(bǔ)償透鏡。進(jìn)一步地，所述第一透鏡的直徑和系統(tǒng)總長(zhǎng)滿足下列的表達(dá)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(zhǎng)波紅外連續(xù)變焦透鏡的F數(shù)；ft為長(zhǎng)波紅外連續(xù)變焦鏡頭的長(zhǎng)焦?fàn)顟B(tài)時(shí)的焦距；TT為第一透鏡中物方表面中心頂點(diǎn)到像面的距離。進(jìn)一步地，所述第一透鏡、第二透鏡、第四透鏡滿足下列的表達(dá)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(zhǎng)波紅外連續(xù)變焦鏡頭在長(zhǎng)焦?fàn)顟B(tài)時(shí)的焦距。進(jìn)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(jìn)一步地，當(dāng)所述鏡頭從廣角狀態(tài)向望遠(yuǎn)狀態(tài)變化時(shí)，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(jìn)一步地，所述第一透鏡是具有正屈光力的、凸面朝向物側(cè)的正彎月透鏡；第二透 鏡是具有負(fù)屈光力的雙凹負(fù)透鏡，第三透鏡、第四透鏡是具有正屈光力的透鏡。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)勢(shì)和有益效果首先，本實(shí)用新型通過(guò)采用四個(gè)鏡片實(shí)現(xiàn)高倍比變焦，使得系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)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(jiǎn)單；此外，由于本實(shí)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(zhǎng)波紅外連續(xù)變焦鏡頭在變焦的過(guò)程中始 終保持固定的相對(duì)孔徑，從而解決了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)在變焦過(guò)程中系統(tǒng)靈敏度變化的問(wèn)題，實(shí)踐 證明，該種技術(shù)方案具有較好的應(yīng)用效果。
通過(guò)
以下結(jié)合附圖對(duì)其示例性實(shí)施例進(jìn)行的描述，本實(shí)用新型上述特征和優(yōu)點(diǎn)將 會(huì)變得更加清楚和容易理解。圖1是本實(shí)用新型所述的長(zhǎng)波紅外連續(xù)變焦鏡頭的具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1具體實(shí)施例的變焦過(guò)程示意圖，其中，圖加是廣角狀態(tài)示意圖、圖2b 是中焦?fàn)顟B(tài)示意圖、圖2c是望遠(yuǎn)狀態(tài)示意圖；圖3A-3C是圖1所述的長(zhǎng)波紅外連續(xù)變焦鏡頭的具體實(shí)施例在廣角狀態(tài)時(shí)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(zhǎng)波紅外連續(xù)變焦鏡頭的具體實(shí)施例在中焦?fàn)顟B(tài)時(shí)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(zhǎng)波紅外連續(xù)變焦鏡頭的具體實(shí)施例在望遠(yuǎn)狀態(tài)時(shí)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(shí)施方式
圖1是本實(shí)用新型所述的長(zhǎng)波紅外連續(xù)變焦鏡頭的結(jié)構(gòu)示意圖?！銇?lái)說(shuō)，由于長(zhǎng)波紅外連續(xù)變焦鏡頭是應(yīng)用于非制冷熱像儀中的，因此，需要該 種結(jié)構(gòu)盡可能地緊湊以及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為了克服傳統(tǒng)的5片以上的透鏡的缺點(diǎn)，本實(shí)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(shè)計(jì)，能夠達(dá)到4倍甚至5倍的變倍比的 技術(shù)效果。如圖所示，該長(zhǎng)波紅外連續(xù)變焦鏡頭，其沿光軸從物側(cè)到像側(cè)依次設(shè)置有具有正 屈光力的第一透鏡100、具有負(fù)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(jìn)入的像穿過(guò)透鏡以 后，最后進(jìn)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(dòng)，所述第 二透鏡200和第四透鏡400能夠沿著光軸進(jìn)行移動(dòng)，其中，第二透鏡200為變倍透鏡、第四透鏡400是補(bǔ)償透鏡，其中，該第一透鏡100為凸面朝向物側(cè)的正彎月透鏡；該第二透鏡200為雙凹負(fù)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(shè)計(jì)的鏡頭在連續(xù)變焦過(guò)程中F數(shù)不固定，存在連續(xù)變焦系統(tǒng)長(zhǎng)度 長(zhǎng)、安裝調(diào)試?yán)щy、成本高等問(wèn)題。為了解決該技術(shù)問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)在第二透鏡200與第三透鏡300之間設(shè)置有一個(gè) 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(guò)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(duì)孔徑 不變。圖2是圖1具體實(shí)施例的變焦過(guò)程示意圖，其中，圖加是廣角狀態(tài)示意圖、圖2b 是中焦?fàn)顟B(tài)示意圖、圖2c是望遠(yuǎn)狀態(tài)示意圖。如圖所示，我們可以很清楚地看到，當(dāng)所述鏡頭從廣角狀態(tài)向望遠(yuǎn)狀態(tài)變化時(shí)，所 述第一透鏡100的位置相對(duì)物體不發(fā)生移動(dòng)，第二透鏡200向像側(cè)做單向運(yùn)動(dòng)并逐步靠近 像面600 ；同時(shí)，所述第四透鏡400先向背離像面600的方向移動(dòng)，到達(dá)某一位置后又向像 面600的方向移動(dòng)，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(gè)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(bǔ)償變焦的作用，具體來(lái)說(shuō)，其作用主要有以下 兩個(gè)第一是補(bǔ)償系統(tǒng)變焦過(guò)程中的像面位置偏移，第二是補(bǔ)償在特定焦距不同物距下像 面位置偏移。從上述過(guò)程中，我們可以看到在特定位置設(shè)置固定光闌可以實(shí)現(xiàn)在鏡頭變焦過(guò)程 中相對(duì)孔徑不發(fā)生變化，從而解決了傳統(tǒng)變焦鏡頭在變焦過(guò)程中系統(tǒng)靈敏度變化的問(wèn)題， 即該種方案具有更好的應(yīng)用效果。為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)長(zhǎng)波紅外連續(xù)變焦鏡頭系統(tǒng)緊湊的效果，我們需要進(jìn)一步調(diào)節(jié)變焦 鏡頭的一些透鏡參數(shù)，通常來(lái)說(shuō)，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(lái)實(shí)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(zhǎng)滿足下列的表達(dá)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(zhǎng)波紅外連續(xù)變焦透鏡的F數(shù)；ft為長(zhǎng)波紅外連續(xù)變焦鏡頭的長(zhǎng)焦?fàn)顟B(tài)時(shí)的焦距；TT為第一透鏡中物方表面中心頂點(diǎn)到像面的距離。另外，我們?yōu)榱藢?shí)現(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(zhǎng)焦?fàn)顟B(tài)時(shí)的焦距。在本實(shí)施例中，我們選取上述四個(gè)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(diǎn)，因此，具有較好的技術(shù)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(diǎn)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(diǎn)，能夠使得視野變得更大而真實(shí)。采用非球面透鏡后，能夠盡可能地 消除在成像的時(shí)候出現(xiàn)的像差，從而改善成像質(zhì)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(xué)特性，保證在整體透鏡成像的時(shí)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(diǎn)，克服采用球面透鏡時(shí)的像差較多的 缺點(diǎn)，保持整體透鏡的光學(xué)成像品質(zhì)。一般來(lái)說(shuō)，非球面透鏡的形狀可以用一定的表達(dá)式進(jìn)行限定。即上述非球面透鏡滿足下列的表達(dá)式
權(quán)利要求1.一種長(zhǎng)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(shè)置有四個(gè)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(dòng)，所述第二透鏡和第四 透鏡能夠沿著光軸進(jìn)行移動(dòng)，其中，第二透鏡為變倍透鏡、第四透鏡是補(bǔ)償透鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長(zhǎng)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(zhǎng)滿足下列的表達(dá)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(zhǎng)波紅外連續(xù)變焦透鏡的F數(shù)；ft為長(zhǎng)波紅外連續(xù)變焦鏡頭的長(zhǎng)焦?fàn)顟B(tài)時(shí)的焦距；TT為第一透鏡中物方表面中心頂點(diǎn)到像面的距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長(zhǎng)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(dá)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(zhǎng)波紅外連續(xù)變焦鏡頭在長(zhǎng)焦?fàn)顟B(tài)時(shí)的焦距。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長(zhǎng)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(quán)利要求1所述的長(zhǎng)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(cè)的正彎月透鏡；第二透鏡是具有負(fù)屈光力的雙凹負(fù)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(shí)用新型公開(kāi)了一種長(zhǎng)波紅外連續(xù)變焦鏡頭，沿光軸從物方至像方依次設(shè)置有四個(gè)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(dòng)，所述第二透鏡和第四透鏡能夠沿著光軸進(jìn)行移動(dòng)，其中，第二透鏡為變倍透鏡、第四透鏡是補(bǔ)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(shí)用新型通過(guò)采用四個(gè)鏡片實(shí)現(xiàn)高倍比變焦，進(jìn)而使得系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變得更為緊湊，重量更輕，加工成本更低，系統(tǒng)裝配更簡(jiǎn)單。此外，由于在本實(shí)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(zhǎng)波紅外連續(xù)變焦鏡頭在變焦的過(guò)程中始終保持固定的相對(duì)孔徑，從而解決了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)在變焦過(guò)程中系統(tǒng)靈敏度變化的問(wèn)題，實(shí)踐證明，該種技術(shù)方案具有較好的應(yīng)用效果。
文檔編號(hào)G02B15/173GK201852990SQ20102054239
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月21日
發(fā)明者任和齊, 黃林 申請(qǐng)人:寧波舜宇紅外技術(shù)有限公司