[实用新型]一种制冷型中波红外分档变焦跟踪镜头

说明书

技术领域

本实用新型属于光学领域，涉及一种跟踪镜头，具体涉及一种制冷型中波红外分档变焦跟踪镜头。

背景技术

随着红外技术和电视跟踪技术快速发展，相对于可见光波段，其对目标跟踪在可靠性、跟踪距离和环境适应性等方面的优势非常明显，因而应用也越来越广泛。

作为中波红外电视跟踪系统重要组成部分的红外变焦镜头，跟踪过程可以实时变焦对目标缩放、场景适应行强、使用方便，特别是在边防、森林防火等方面的使用越来越多。镜头除了要求具有变焦过程中成像质量清晰，全视场畸变小(＜1％)，镜片数量少(透过率高，造价低廉)外，还要求其在恶劣的环境下(工作温度-40℃～55℃，湿度90％以上)稳定、可靠的工作。

目前制冷型红外中波变焦跟踪镜头中分档变焦居多，主要以在光路中切换镜组或是相邻的一组透镜一起运动改变间隔来实现变焦。前者镜片数量较多，结构也相对复杂；后者运动行程较长，结构复杂。另外连续变焦的镜头多是通过精密凸轮来实现变倍组和补偿组的运动曲线，机械机构和控制过程相对复杂，成像质量不容易保证，造价高，但可以实现高变焦倍率，而本实用新型通过靠近像面的相隔的两个镜片组成的镜组直线运动实现分档变焦功能，具有行程短，像面稳定，成像品质好，结构紧凑，可靠性高的特点，能够满足装备要求。

实用新型内容

为了解决背景技术中所存在的技术问题，本实用新型提出了一种制冷型中波红外分档变焦跟踪镜头，具有实现简单、成像品质高、恶劣条件下工作可靠等特点，能够满足实际使用要求。

本实用新型的技术方案为：一种制冷型中波红外分档变焦跟踪镜头，沿光轴从物方到像方依次设置物镜组和投影镜组；上述投影镜组沿光线传播路径上依次设置有调焦镜、固定组、变焦组；上述物镜组、调焦镜、固定组、变焦组在同一光轴上，上述调焦镜与变焦组可沿光轴移动，上述物镜组与固定组在光轴上位置不变；其特殊之处在于：上述调焦镜包括正光焦度弯向物方的第三弯月镜；上述固定组包括沿光线传播路径上依次设置的正光焦度弯向像方的第四弯月镜和一个正光焦度双凸透镜；上述变焦组包括沿光线传播路径上依次设置的一个负光焦度双凹透镜和负光焦度弯向像方的第五弯月镜；上述物镜组包括沿光线传播路径上依次设置的正光焦度弯向像方的第一弯月镜和负光焦度弯向像方的第二弯月镜；上述双凸透镜设置在双凹透镜和第五弯月镜之间；上述第四弯月镜设置在双凹透镜和第三弯月镜之间；上述第二弯月镜设置在第三弯月镜和第一弯月镜之间；

上述双凹透镜和第五弯月镜的镜片面为非球面；

上述第二弯月镜、双凹透镜、第五弯月镜的材质为单晶锗；

上述第一弯月镜、第三弯月镜、第四弯月镜、双凸透镜的材质为单晶硅。

本实用新型的有益效果：该制冷型中波红外分档变焦跟踪镜头由一个正光焦度弯向像方的弯月镜和一个负光焦度弯向像方的弯月镜构成的物镜组将不同距离目标成像在一次像面位置；然后由一组投影镜组将入瞳投影到探测器冷屏位置上，实现光栏和冷屏的完全匹配，减少杂光，提高信噪比，同时也有效减小了镜头口径，并实现调焦和变焦功能。其中，由一个正光焦度弯向物方的弯月镜构成的调焦镜，用于和物镜组组成无焦望远系统，使出射光线变为平行光，调整其间隔变化实现温度和距离调焦补偿；由一个正光焦度弯向像方的弯月镜构成的固定组1，用于将物镜组和调焦镜组成无焦系统出射光线会聚在变焦组物面上；又由一个负光焦度双凹透镜和一个负光焦度弯向像方的弯月镜构成变焦组通过调整光学间隔变化实现连续变焦，同时镜片面形采用非球面以便对物镜组、调焦组和固定组剩余像差进行平衡；由一个正光焦度双凸透镜构成的固定组2，将变焦组前组出射光线进行会聚，减小其像距，从而缩短变焦行程。与现有技术相比，本实用新型变焦组采用非球面，相隔两个负透镜组成的变焦组做线性运动实现变焦，像面稳定，成像质量较好，变焦行程较短，机械结构实现简单、可靠，能够满足实际使用要求。

附图说明

图1为本实用新型短焦状态光路图；

图2为本实用新型长焦状态光路图；

图3为本实用新型空间频率为17lp/mm，短焦状态光学系统的MTF曲线图；

图4为本实用新型空间频率为17lp/mm，长焦状态光学系统的MTF曲线图；

图5为本实用新型短焦状态畸变曲线图；

图6为本实用新型长焦状态畸变曲线图；

其中：1-第一弯月镜、2-第二弯月镜、3-第三弯月镜、4-第四弯月镜、5-双凹透镜、6-双凸透镜、7-第五弯月镜。

具体实施方式