[發(fā)明專利]大變倍比紅外變焦鏡頭

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510295975.6
• 申請日: 2015-06-02
• 公開（公告）號: CN104991333A
• 公開（公告）日: 2015-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 虞翔;鄭列華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
• 主分類號: G02B15/173
• 分類號: G02B15/173
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 郭英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種紅外變焦鏡頭，特別涉及一種大變倍比紅外變焦鏡頭。

背景技術(shù)

由于穿透能力好，可以全天候應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)，紅外技術(shù)是夜視技術(shù)中最具優(yōu)勢的一種。盡管非制型冷熱像儀相對于制冷型熱像儀而言其敏感性稍差，但是由于其體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，近年來迅速發(fā)展成為熱成像市場的主流。然而非制冷型熱像儀所需光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)大，對應(yīng)鏡頭的口徑也大，因受限于變焦鏡頭的像差校正困難，現(xiàn)行產(chǎn)品大多為定焦鏡頭。近年來雖然有一些變焦鏡頭的設(shè)計(jì)，例如文獻(xiàn)1(CN?202204980?U)或文獻(xiàn)2(CN?203385929?U)所示的紅外變焦系統(tǒng)，雖然實(shí)現(xiàn)了5倍或6倍的光學(xué)變焦功能，但是由于透鏡數(shù)量多，不可避免地造成光學(xué)透過率低。且鏡頭的體積偏大，造成成本高等問題。另一方面，例如文獻(xiàn)3(CN102193170?B)所示的紅外變焦系統(tǒng)，雖然實(shí)現(xiàn)了透鏡片數(shù)少，鏡筒輕量化等功能，但變倍比過低，不適合大視場觀察。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明中，為了消除上述現(xiàn)有技術(shù)的問題點(diǎn)，其目的在于提供一種大變倍比，結(jié)構(gòu)緊湊，透過率高，易于裝調(diào)并具有優(yōu)異的成像性能的大變倍比紅外變焦鏡頭。

為了解決上述課題且達(dá)到目的，本發(fā)明的大變倍比紅外變焦鏡頭，以物方至像方為序依次有第一透鏡組、第二透鏡組、第三透鏡組和第四透鏡組，其特征在于：所述的第二透鏡組和第四透鏡組為變倍調(diào)焦鏡組，所述的第一透鏡組和第三透鏡組為固定鏡組；

所述的大變倍比紅外變焦鏡頭滿足下述條件式

f₃/f_w>4.0???????????????(1)

(d_1t-d_1w)/(f_t-f_w)<1.0?????????????????(2)

其中，f₃為所述第三透鏡組的焦距，f_w為整個(gè)系統(tǒng)的廣角端焦距，f_t為整個(gè)系統(tǒng)的望遠(yuǎn)端焦距，d_1t為所述第一透鏡組和所述第二透鏡組在望遠(yuǎn)端的間距，d_1w為所述第一透鏡組和所述第二透鏡組在廣角端的間距

在大變倍比紅外變焦系統(tǒng)中，為了滿足從廣角端到望遠(yuǎn)端保持良好的成像性能，要求第三透鏡組能夠?qū)Φ谝煌哥R組和第二透鏡組在各個(gè)焦距所產(chǎn)生的像差都能達(dá)到良好的校正效果。條件式(1)是大變倍比變焦系統(tǒng)為了校正像差所必備的條件。如果超過條件式(1)的下限，會導(dǎo)致廣角端球差校正過度的問題。

條件式(2)不僅能使整個(gè)鏡頭系統(tǒng)小型化，還能使球面像差及像面彎曲在變焦區(qū)域內(nèi)變小的條件。如果超過條件式(2)的上限時(shí)，會導(dǎo)致慧差增加而性能低下的問題。

其他的實(shí)施特征在于，所述第一透鏡組、第三透鏡組和第四透鏡組具有正光焦度，所述第二透鏡組具有負(fù)光焦度。

從上述結(jié)構(gòu)可以看出，當(dāng)大變倍比紅外變焦系統(tǒng)從廣角端向望遠(yuǎn)端變化時(shí)，第一透鏡組保持固定，即第一透鏡組的像面與焦平面之間距離保持固定不動(dòng)。第二透鏡組沿光軸朝像側(cè)移動(dòng)過程中，與第一透鏡組之間的距離發(fā)生變化，達(dá)到改變合成焦距的作用。第三透鏡組和孔徑光闌與焦平面之間距離保持固定不動(dòng)，不僅能夠有效低校正變焦過程中的各類像差，而且能夠保證光學(xué)變焦過程中的鏡頭的F數(shù)能夠有效地恒定不變，不產(chǎn)生明暗變化，提高整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的靈敏度。第四透鏡組作為調(diào)焦組，用于調(diào)整剩余離軸量，并且還具有在一定溫度變化范圍內(nèi)補(bǔ)償像面離焦作用。

其他的實(shí)施特征在于，所述第一透鏡組，第二透鏡組，第三透鏡組，第四透鏡組均由鍺透鏡構(gòu)成且各透鏡組中至少有一個(gè)透鏡組為單片透鏡組。

較于硫化鋅等其他紅外光學(xué)材料，鍺透鏡具有折射率高，加工容易，以及色散小等優(yōu)點(diǎn)。因此為了滿足大變倍比紅外變焦系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，溫度范圍大等要求鍺材料被優(yōu)先考慮。

其他的實(shí)施特征在于，所述的第二透鏡組中離像方最近的透鏡面上含有衍射面。

當(dāng)變倍比較大，望遠(yuǎn)端焦距過長的情況下，望遠(yuǎn)端的色差校正達(dá)不到要求，此時(shí)需要添加衍射面，利用光學(xué)衍射效果對大變倍比紅外變焦系統(tǒng)的望遠(yuǎn)端色差進(jìn)行校正。

根據(jù)本發(fā)明所起到的效果是：提供大變倍比的同時(shí)，使用鏡片少，結(jié)構(gòu)緊湊，透過率高，易于裝調(diào)；而且在整個(gè)變焦過程中鏡頭的F數(shù)保持恒定不變而整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)靈敏度高，成像性能好。

附圖說明

圖1是表示實(shí)施例1的紅外變焦鏡頭廣角端(a)及望遠(yuǎn)端(b)的沿光軸的剖面圖。