[发明专利]25~75mm长波红外连续变焦镜头及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种25~75mm长波红外连续变焦镜头及其工作方法。

背景技术

随着科学技术的迅猛发展、非制冷探测器技术的不断发展和日益成熟，因长波红外非制冷光学系统有许多优良特点，如被动工作式，不会被地方的电子干扰、隐蔽性好；图像直观，易于观察；体积小、重量轻、精度高等，在军事和民用领域均得到了广发应用。红外连续变焦光学系统在一定范围内能够连续改变系统焦距，在改变视场的同时，像面能够保持稳定清晰，不会产生像面飘逸。近年来，随着安防监控、物联网、无人机航拍等领域的发展，对与之关联的红外连续变焦光学系统的需求也日益增强。

传统非制冷红外变焦镜头都存在2个以上非球面，即便有2个非球面的红外变焦镜头其分辨率只达到20lp/mm，近年来，一些非制冷红外变焦镜头利用多个非球面和一个衍射面实现了5个透镜高分辨率结构，但是衍射面有不易加工、成本高、无法量化检测、质量无法准确控制的特点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种质量稳定，分辨率高的25~75mm长波红外连续变焦镜头及其工作方法。

本发明采用以下方案实现：一种25~75mm长波红外连续变焦镜头，所述镜头的光学系统中沿光线自前向后入射方向依次设有前固组镜片A、前变倍组镜片B、补偿组镜片C、后固组镜片D以及调焦组镜片E，所述前固组镜片A包括凸面朝前的正月牙形透镜A-1；所述变倍组镜片B包括凸面朝前的负月牙形透镜B-1；所述补偿组镜片C包括凹面朝前的负月牙形透镜C-1；所述后固组镜片D包括凸面朝前的正月牙形透镜D-1以及位于正月牙形透镜D-1后侧且凸面朝前的负月牙形透镜D-2；所述调焦组镜片E包括凸面朝前的正月牙形透镜E-1。

进一步的，所述正月牙形透镜A-1与负月牙形透镜B-1之间的空气间隔是8.35～55.36mm；所述负月牙形透镜B-1与负月牙形透镜C-1之间的空气间隔是39.32～8.89mm；所述负月牙形透镜C-1与正月牙形透镜D-1之间的空气间隔是20.58～4mm；所述正月牙形透镜D-1与负月牙形透镜D-2之间的空气间隔是9.72mm；所述负月牙形透镜D-2与正月牙形透镜E-1之间的空气间隔是21.74mm。

进一步的，所述镜头机械结构包括前镜筒和安装于前镜筒后端的后镜筒，所述正月牙形透镜A-1安装于前镜筒前端，所述正月牙形透镜D-1和负月牙形透镜D-2安装于后镜筒前端，后镜筒后端设置有与其滑动配合并安装有正月牙形透镜E-1的调焦镜座；前镜筒内还设置有与其滑动配合并分别安装有负月牙形透镜B-1和负月牙形透镜C-1的变倍滑架和补偿滑架。

进一步的，前镜筒外围套设有前凸轮筒，后镜筒外围套设有后凸轮筒，前镜筒旁侧还设置有驱动前凸轮筒转动的变焦电机，后镜筒旁侧设置有驱动后凸轮筒转动的调焦电机，前凸轮筒分别通过变倍导钉和补偿导钉带动变倍滑架和补偿滑架轴向移动，后凸轮筒通过调焦导钉带动调焦镜座轴向移动。

进一步的，所述变倍导钉穿过前凸轮筒的变倍凸轮槽和前镜筒的变倍直槽后固定于变倍滑架上，补偿导钉穿过前凸轮筒的补偿凸轮槽和前镜筒的补偿直槽后固定于补偿滑架上，调焦导钉穿过后凸轮筒的调焦凸轮槽和后镜筒的调焦直槽后固定于调焦镜座上。

一种25~75mm长波红外连续变焦镜头的工作方法，采用如上所述的25~75mm长波红外连续变焦镜头，使用时，光线顺序通过前固组镜片A、前变倍组镜片B、补偿组镜片C、后固组镜片D以及调焦组镜片E进行成像，变焦电机带动前凸轮筒转动，变倍导钉和补偿导钉分别带动变倍滑架、补偿滑架前后运动，进而使得变倍组镜片B与补偿组镜片C前后移动，调整空气间隔，实现变倍；调焦电机带动后凸轮筒转动，调焦导钉带动调焦镜座前后运动，进行调焦；变倍与调焦两者相结合，实现镜头的电动变焦。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）非球面数量少，在校正像差、提高成像质量的同时，避免了非球面设置在靠近物侧较大的镜片上，有效降低了加工难度和成本，质量易于保证；（2）镜片数量较少，有利于装调和校正像差；（3）分辨率高，可使用在640×512 17μm探测器上，长短焦30lp/mm的0视场MTF均达到0.44以上，接近系统衍射极限，图像质量好；（4）在结构上，镜头采用滑架来移动镜片，简化了结构，运动更顺畅，耐振动、冲击能力强，滑架直接与镜筒配合，更易保证同轴度，有效的控制了变焦过程中的光轴漂移，在全焦距段范围内成像质量优良。

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。

附图说明