[实用新型]一种短波红外连续变焦镜头

说明书

本实用新型涉及短波红外成像技术领域，针对现有连续变焦系统在环境温度发生变化时，变焦过程中只在某个焦距位置时图像清晰，其余焦距位置图像模糊甚至不能成像，易造成目标丢失的问题，提供一种短波红外连续变焦镜头。镜头包括前固定组、变倍组、孔径光阑、补偿组以及后固定组；前固定组自左向右依次为第一负透镜、第一双凸正透镜和第一弯月形正透镜；变倍组自左向右依次为第一双胶合透镜和第二双凹负透镜；补偿组自左向右依次为第二双凸正透镜和第二双胶合透镜；后固定组自左向右依次为第三双凹负透镜、第三弯月形正透镜、第三负透镜和第四双凸正透镜；前固定组根据环境温度沿光轴方向左右移动；变倍组与补偿组沿光轴方向左右移动。

技术领域

本实用新型涉及短波红外成像技术领域，具体涉及一种短波红外连续变焦镜头。

背景技术

短波红外波段(0.9～1.7μm)的光能量在能见度较低的雾、雨、尘等条件下具有较高的透过率，且在满月和大气辉光条件下夜空的光谱辐射集中在短波红外波段，故短波红外成像系统可在低照度条件、低能见度的雾、雨、尘等条件下对物体清晰成像。

此外，与长波、中波红外成像利用景物自身发射的热辐射不同，短波成像主要利用室温物体反射环境中普遍存在的短波红外辐射进行成像。与可见光成像系统类似，当物体的温度升高到能发射足够强的短波红外辐射时，短波红外成像亦可接收物体自身辐射的短波能量进行成像。

因此，相较于可见光系统，短波红外成像系统具有昼夜成像，低照度、低能见度的雾、雨、尘条件下成像灵敏度高的特点；相较长波、中波红外成像，短波红外成像具有分辨率高、无需低温制冷、可采用低成本可见光透镜、尺寸小、功率低的特点。

连续变焦系统具有对目标大范围观测与小范围详查的特点。然而，当环境温度发生变化时，导致光学元件的折射率、曲率、厚度、间隔发生改变，使成像系统的最佳像面位置发生偏移。特别对于连续变焦系统来说，不同焦距位置的最佳焦面位置不同，则导致系统在变焦过程中只在某个焦距位置时图像清晰，其余焦距位置图像模糊甚至不能成像，造成目标的丢失，不能满足对目标持续跟踪、监视的应用需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有连续变焦系统在环境温度发生变化时，变焦过程中只在某个焦距位置时图像清晰，其余焦距位置图像模糊甚至不能成像，易造成目标丢失的不足，而提供一种短波红外连续变焦镜头。

为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案是：一种短波红外连续变焦镜头，其特殊之处在于：包括自左向右依次同轴设置的光焦度为正的前固定组、光焦度为负的变倍组、孔径光阑、光焦度为正的补偿组以及光焦度为正的后固定组；前固定组的左侧为物方，后固定组的右侧为像方；所述前固定组由三个透镜组成，自左向右依次为凹面向孔径光阑的第一负透镜、第一双凸正透镜和第一弯月形正透镜；所述变倍组由三个透镜组成，自左向右依次为光焦度为负的第一双胶合透镜和第二双凹负透镜，第一双胶合透镜自左向右由第二弯月形正透镜和第一双凹负透镜组成；所述补偿组由三个透镜组成，自左向右依次为第二双凸正透镜和光焦度为正的第二双胶合透镜；第二双胶合透镜自左向右由凹面背向孔径光阑的第二负透镜和第三双凸正透镜组成；所述孔径光阑设置在第二双凸正透镜的表面；所述后固定组由四个透镜组成，自左向右依次为第三双凹负透镜、第三弯月形正透镜、凹面弯向孔径光阑的第三负透镜和第四双凸正透镜；所述前固定组可根据环境温度沿光轴方向左右移动，用于补偿镜头长焦端热差；所述变倍组与补偿组可沿光轴方向左右移动，用于实现连续变焦成像。

进一步地，当环境温度由t变化到t’时，所述前固定组向像方移动；当环境温度由t变化到t”时，所述前固定组向物方移动；其中，0℃＜t＜40℃， -60℃≤t’≤0℃，40℃≤t”≤75℃。

进一步地，从短焦状态向长焦状态变化时，变倍组与补偿组相向移动；从长焦状态向短焦状态变化时，变倍组与补偿组相背移动。

进一步地，上述前固定组、变倍组、补偿组、后固定组满足如下关系式：