[发明专利]气体成像连续变焦镜头

说明书

本申请公开了一种气体成像连续变焦镜头，包括：光学系统和变焦机械组件；光学系统容纳设置于变焦机械组件中，变焦机械组件调节光学系统中的空气距离；光学系统包括：从物像端至成像端依次设置：光焦度为正的前固定组镜片（301）、光焦度为负的变倍组镜片（303）、光焦度为正的第一补偿组镜片（305）、光焦度为正的第二补偿组镜片（307）、光焦度为正的调焦组镜片（309）和光焦度为正的后固定组镜片（310）。该变焦镜头在容纳设置于机械组件中的光学系统中，分配各组镜片按光焦度正‑负‑正‑正‑正‑正的方式设置，采用3个非球面校正相差，使镜头达到高成像质量、结构紧凑、变倍补偿行程短的效果。

技术领域

本申请涉及光机设计技术领域，特别是一种气体成像连续变焦镜头。

背景技术

燃气气体泄漏易引发事故，事故易造成经济损失、环境污染和人身伤害，严重威胁到人民的生命财产安全。如何实现有害气体泄漏的快速检测，泄漏源位置精准定位，合理分析泄漏气体的空间分布及扩散趋势，杜绝重大气体泄漏事故的发生已经成为急需解决的问题。

气体成像的原理是根据背景吸收气体成像和红外辐射吸收技术，实现对泄露气体及泄露位点的快速检测。热像仪镜头扫描检测区域时，一旦镜头扫描过漏点附近区域时，由于该区域的气体浓度较高，从目标 ( 管道、设备等 ) 发出来的红外线穿过泄漏的气体后，部分辐射被吸收，到达红外热像仪焦平面阵列的热辐射能量比其他没有气体泄漏的管道少，引起的像元温升比没有气体泄漏管道段要低，实现对管道漏点的检测。

现有热像仪镜头存在以下问题：

1、整体体积较大，难以满足探测对镜头整体体积的要求，例如CN201710325330.1中公开的《一种红外热像仪》；

2、现有红外镜头用于气体成像时，易受检测环境中存在的其他热辐射物体产生的热辐射影响，同时检测环境的温度、湿度无法控制，气体成像系统的检测结果与实际漏点的检测结果存在误差，影响检测精度。

发明内容

本申请针对上述技术问题提供了一种气体成像连续变焦镜头，该镜头结构紧凑整体小巧，便于装配，具有高成像质量、高空间分辨率、结构紧凑、变倍及补偿行程短、探测距离远、重量轻及耐振动和冲击的性能，变焦使用时传动平稳，可消除杂散光，引入非球面和衍射面面型，充分校正像差使光学系统理论设计MTF接近衍射极限，弥散斑满足探测器使用要求，有利于提高气体成像结果的准确率。

本申请提供了一种气体成像连续变焦镜头，包括：光学系统和变焦机械组件；光学系统容纳设置于变焦机械组件中，变焦机械组件调节光学系统中的空气距离；

光学系统包括：从物像端至成像端依次设置：光焦度为正的前固定组镜片301、光焦度为负的变倍组镜片303、光焦度为正的第一补偿组镜片305、光焦度为正的第二补偿组镜片307、光焦度为正的调焦组镜片309和光焦度为正的后固定组镜片310；

前固定组镜片301为正弯月透镜，变倍组镜片303为双凹负透镜，第一补偿组镜片305为双凸正透镜，第二补偿组镜片307为正弯月透镜，调焦组镜片309为正弯月透镜，后固定组镜片310为正弯月透镜。

优选地，前固定组镜片301的材料为Ge；变倍组镜片303材料为Si；第一补偿组镜片305的材料为Ge；第二补偿组镜片307的材料为Si；调焦组镜片309的材料为Ge；后固定组镜片310的材料为Ge。

优选地，前固定组镜片301、变倍组镜片303之间设置可变的第一空气间隔302；变倍组镜片303、第一补偿组镜片305之间设置可变的第二空气间隔304；第一补偿组镜片305、第二补偿组镜片307之间设置可变的第三空气间隔306；第二补偿组镜片307、调焦组镜片309之间设置可变的第四空气间隔308；调焦组镜片309、后固定组镜片310之间设置可变的第五空气间隔311。

优选地，变倍组镜片303为双凹负透镜，双凹负透镜的后端面为非球面。

优选地，第一补偿组镜片305为双凸正透镜，双凸正透镜的后端面为非球面。