[發明專利]一種輕小型中波紅外連續變焦成像鏡頭

有效

• 申請號: 201310287604.4
• 申請日: 2013-07-10
• 公開（公告）號: CN103345047A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 葛婧菁;秦艷;鄧德斌;紀春梅;蔡文娟
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: G02B15/15
• 分類號: G02B15/15
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

技術領域

本發明屬于光學技術領域，涉及一種光學成像鏡頭。

背景技術

隨著精確制導武器技術的不斷發展，機載光電吊艙已成為精確打擊和跟蹤系統中的重要組成部分。連續變焦中波紅外系統利用光電傳感器，通過移動透鏡組實現像面不動的連續變焦過程，完成對目標的大視場搜索、小視場的精細詳查與目標準確定位，以及變焦過程的目標跟蹤。

現有的中波紅外連續變焦鏡頭主要適用于尺寸相對大一些、質量較重的吊艙。如中國科學院長春光學精密機械與物理研究所楊為錦、孫強等人在2010年《中國光學與應用光學》第3卷2期164-169頁報道的一款基于320×240探測器的18倍中波紅外變焦鏡頭，焦距為11-200mm，系統共7片鏡片，同時引入了1個非球面和一個衍射面，其尺寸為320mm×200mm×180mm，質量為600g。中國一航洛陽電光設備研究所的許照東等人在2007年《紅外和激光工程》第36卷5期報道的針對640×512探測器設計的20倍中波紅外變焦鏡頭，焦距為14-280mm，系統共7片鏡片，同時采用了3個非球面，其體積為260mm×210mm×150mm。中國一航洛陽電光設備研究所的張良在2006年《應用光學》第27卷1期報道的針對320×240探測器設計的20倍中波紅外變焦鏡頭，系統共7片鏡片，并使用了3個非球面，設計總長為400mm，質量為600g。昆明物理研究所的陳呂吉等在2010年《紅外技術》第32卷11期報道的針對320×240探測器設計的12倍中波紅外變焦鏡頭，焦距為26.7-320mm，系統共7片鏡片，并使用了2個非球面和1個二元衍射面，其體積為245mm×85mm×140mm。以上報道的中波紅外變焦鏡頭都是針對大體積的吊艙設計，卻無法滿足系統總長小于280mm、質量小于110g，裝置在Φ230mm小型吊艙內使用。此外，上述報道的變焦鏡頭都采用了多片非球面或衍射面，這大大增加了實際的加工難度和加工精度，實際加工出的產品并不能達到預期的模擬成像效果，這無疑大大降低了鏡頭的成像質量。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供了一種輕小型、高成像質量的中波紅外連續變焦成像鏡頭，鏡頭全部采用球面鏡，成像波段為3-5微米，能夠應用于系統總長小于280mm、質量小于110g的Φ230mm小型吊艙設備中使用。

本發明的技術解決方案是：一種輕小型中波紅外連續變焦成像鏡頭，由物方到成像方依次包括具有正光焦度的第一透鏡群、具有負光焦度的第二透鏡群、具有負光焦度的第三透鏡群、具有正光焦度的第四透鏡群、探測器，其中：

第一透鏡群：用于對物方光束進行會聚，包括一個凸面朝向物方的彎月形正透鏡；

第二透鏡群：用于改變焦距，包括一個凸面背向物方的彎月形負透鏡；

第三透鏡群：用于補償變焦過程中像面位置的偏移，包括一個雙凹形負透鏡；

第四透鏡群：用于將物方的景物會聚成一次實像，沿光線入射方向依次包括一個凸面背向物側的彎月形正透鏡和一個凸面朝向物側的彎月形正透鏡；

探測器：沿光線入射方向依次包括窗口玻璃、冷光闌和像面。

第一反射鏡：與光軸成45度放置于第四透鏡群后，將入射光線折轉90度；

第二反射鏡：與光軸成45度放置于第一反射鏡的相對側，將從第一反射鏡出射的光線再次折轉90度；

第五透鏡群：用于保證冷光闌的效率，沿光線入射方向依次包括一個凸面朝向物方的彎月形正透鏡、一個凸面背向物方的彎月形正透鏡、一個凸面背向物方的負透鏡以及一個凸面背向物側的彎月形正透鏡。

所述的第一透鏡群中的彎月形正透鏡、第二透鏡群中的彎月形負透鏡、第四透鏡群中的兩個彎月形正透鏡、或者第五透鏡群中的靠近第二反射鏡的兩個彎月形正透鏡為硅材料。

所述的第三透鏡群中的雙凹形負透鏡、第五透鏡群中的負透鏡、或者第五透鏡群中靠近物方的彎月形正透鏡為鍺材料