轻量小型化长波非制冷连续变焦光学系统以及红外镜头技术方案

本申请公开了一种轻量小型化长波非制冷连续变焦光学系统以及红外镜头，包括：聚焦透镜具有第一入射面；所述聚焦透镜用于对物方进行聚焦；变焦镜组与聚焦透镜同光轴设置，且变焦镜组位于聚焦透镜远离第一入射面的一侧；变焦镜组包括沿远离聚焦透镜方向依次设置的变焦镜和变焦补偿镜，调整两透镜间隔，能够使得焦距改变；固定镜组与变焦镜组同光轴设置，且固定镜组位于变焦镜组远离聚焦透镜的一侧，固定镜组用于补偿预设温度范围下焦距改变带来的像差。本申请通过变焦镜组完成变焦以及变焦补偿的操作，同时通过设置有固定镜组可保证本系统在预设温度范围下像面稳定，并能够清晰成像。像。像。

【技术实现步骤摘要】
轻量小型化长波非制冷连续变焦光学系统以及红外镜头


[0001]本公开一般涉及，具体涉及光学领域，尤其涉及一种轻量小型化长波非制冷连续变焦光学系统以及红外镜头。

技术介绍

[0002]红外成像系统是通过接收目标和背景的辐射能量，进入到探测器焦平面，再经过图像的处理，来实现对目标的检测和跟踪。与传统的可见光系统和雷达等相比，具备定向精度高，灵敏度高，抗干扰能力强，可识别隐藏目标等优点，在航空航天，边海防等领域应用广泛。
[0003]目前，现有技术中的连续变焦红外系统需要多层镜片，所以导致体积大、成本高，同时容易受到温度环境的影响，导致出现分辨能力低等问题，为此，我们提供一种轻量小型化长波非制冷连续变焦光学系统以及红外镜头。

技术实现思路

[0004]鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种体积小、成本低、能适应不同温度环境的轻量小型化长波非制冷连续变焦光学系统以及红外镜头。
[0005]第一方面，本申请提供一种轻量小型化长波非制冷连续变焦光学系统，包括：
[0006]聚焦透镜，所述聚焦透镜具有第一入射面；所述聚焦透镜用于对物方进行聚焦；
[0007]变焦镜组，所述变焦镜组与所述聚焦透镜同光轴设置，且所述变焦镜组位于所述聚焦透镜靠近第一入射面的一侧；所述变焦镜组包括沿远离聚焦透镜方向依次设置的变焦镜和变焦补偿镜，调整两透镜间隔，能够使得焦距改变；
[0008]固定镜组，所述固定镜组与所述变焦镜组同光轴设置，且所述固定镜组位于所述变焦镜组远离聚焦透镜的一侧；所述固定镜组用于补偿预设温度范围下焦距改变带来的像差。
[0009]根据本申请实施例提供的技术方案，所述固定镜组包括：
[0010]第一固定镜，所述第一固定镜设置于所述变焦补偿镜远离变焦镜的一侧；
[0011]第二固定镜，所述第二固定镜设置于所述第一固定镜远离变焦补偿镜的一侧；
[0012]第三固定镜，所述第三固定镜设置于所述第二固定镜远离第一固定镜的一侧。
[0013]根据本申请实施例提供的技术方案，所述第一聚焦透镜为凸面朝向远离变焦镜方向的月牙状正透镜；所述变焦镜为双凹面的负透镜；所述变焦补偿镜为双凸面的正透镜；所述第一固定镜为凹面朝向靠近变焦补偿镜方向的月牙状透镜；所述第二固定镜为凸面朝向远离第一固定镜方向的月牙状透镜；所述第三固定镜为双凸面透镜。
[0014]根据本申请实施例提供的技术方案，所述聚焦透镜、变焦镜组和固定镜组所组成的光学系统焦距为20mm～140mm；F数为0.8～1.2。
[0015]根据本申请实施例提供的技术方案，所述变焦镜靠近聚焦透镜的凹面为非球面；所述变焦补偿镜靠近变焦镜的凸面为非球面和衍射面；所述第一固定镜靠变焦补偿镜的凹
面为非球面；所述第三固定镜靠近第二固定镜的凸面为非球面。
[0016]根据本申请实施例提供的技术方案，所述非球面满足以下公式：
[0017][0018]其中，z表示为非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距非球面顶点的距离矢高；r表示为高度；c表示为表面的顶点曲率；k表示为圆锥曲率；a1、a2、a3、a4、a5和a6表示为高次非球面系数。
[0019]根据本申请实施例提供的技术方案，所述衍射面满足以下公式：
[0020]Φ＝A1ρ2+A2ρ4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0021]ρ＝r/r
n
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0022]其中，Φ为衍射面的位相；r
n
表示为衍射面的规划半径；A1和A2表示为衍射面的位相系数。
[0023]第二方面，本申请提供一种红外镜头包括上述的轻量小型化长波非制冷连续变焦光学系统。
[0024]综上所述，本技术方案具体地公开了一种轻量小型化长波非制冷连续变焦光学系统，包括：聚焦透镜、变焦镜组和固定镜组；聚焦透镜具有第一入射面，同时聚焦透镜可对物方进行聚焦；变焦镜组与聚焦透镜同光轴设置，且变焦镜组位于聚焦透镜远离第一入射面的一侧；变焦镜组包括沿远离聚焦透镜方向依次设置的变焦镜和变焦补偿镜，调整两透镜间隔，能够使得焦距改变；固定镜组与变焦镜组同光轴设置，且固定镜组位于变焦镜组远离聚焦透镜的一侧，固定镜组能够补偿预设温度范围下焦距改变带来的像差。
[0025]本申请通过聚焦透镜对物方聚焦，变焦镜组中可通过对变焦镜和变焦补偿镜间隔的调节，实现连续变焦操作，使得整个连续变焦系统结构小巧、成本低廉；此外，还设置有固定镜组，固定镜组可补偿在预设温度范围内的像差，保证全焦范围内
‑
40℃～+60℃的高清晰成像。
附图说明
[0026]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0027]图1为一种红外镜头包括上述的轻量小型化长波非制冷连续变焦光学系统处于短焦位置的结构示意图。
[0028]图2为一种红外镜头包括上述的轻量小型化长波非制冷连续变焦光学系统处于中焦位置的结构示意图。
[0029]图3为一种红外镜头包括上述的轻量小型化长波非制冷连续变焦光学系统处于长焦位置的结构示意图。
[0030]图4为一种红外镜头包括上述的轻量小型化长波非制冷连续变焦光学系统短焦MTF测试结果。
[0031]图5为一种红外镜头包括上述的轻量小型化长波非制冷连续变焦光学系统中焦MTF测试结果。
[0032]图6为一种红外镜头包括上述的轻量小型化长波非制冷连续变焦光学系统长焦MTF测试结果。
[0033]图7为为一种红外镜头包括上述的轻量小型化长波非制冷连续变焦光学系统短焦畸变测试结果。
[0034]图8为为一种红外镜头包括上述的轻量小型化长波非制冷连续变焦光学系统中焦畸变测试结果。
[0035]图9为为一种红外镜头包括上述的轻量小型化长波非制冷连续变焦光学系统长焦畸变测试结果。
[0036]图中标号：L1、聚焦透镜；L2、变焦镜；L3、变焦补偿镜；L4、第一固定镜；L5、第二固定镜；L6、第三固定镜；S1、第一入射面；S2、第一出射面；S3、第二入射面；S4、第二出射面；S5、第三入射面；S6、第三出射面；S7、第四入射面；S8、第四出射面；S9、第五入射面；S10、第五出射面；S11、第六入射面；S12、第六出射面；100、物空间；101、机芯窗口；102、靶面。
具体实施方式
[0037]下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与专利技术相关的部分。
[0038]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轻量小型化长波非制冷连续变焦光学系统，其特征在于，包括：聚焦透镜(L1)，所述聚焦透镜(L1)具有第一入射面(S1)；所述聚焦透镜(L1)用于对物方进行聚焦；变焦镜组，所述变焦镜组与所述聚焦透镜(L1)同光轴设置，且所述变焦镜组位于所述聚焦透镜(L1)远离第一入射面(S1)的一侧；所述变焦镜组包括沿远离聚焦透镜(L1)方向依次设置的变焦镜(L2)和变焦补偿镜(L3)，调整两透镜间隔，能够使得焦距改变；固定镜组，所述固定镜组与所述变焦镜组同光轴设置，且所述固定镜组位于所述变焦镜组远离聚焦透镜(L1)的一侧；所述固定镜组能够补偿预设温度范围下焦距改变带来的像差。2.根据权利要求1所述的一种轻量小型化长波非制冷连续变焦光学系统，其特征在于，所述固定镜组包括：第一固定镜(L4)，所述第一固定镜(L4)设置于所述变焦补偿镜(L3)远离变焦镜(L2)的一侧；第二固定镜(L5)，所述第二固定镜(L5)设置于所述第一固定镜(L4)远离变焦补偿镜(L3)的一侧；第三固定镜(L6)，所述第三固定镜(L6)设置于所述第二固定镜(L5)远离第一固定镜(L4)的一侧。3.根据权利要求2所述的一种轻量小型化长波非制冷连续变焦光学系统，其特征在于，所述聚焦透镜(L1)为凸面朝向远离变焦镜(L2)方向的月牙状正透镜；所述变焦镜(L2)为双凹面的负透镜；所述变焦补偿镜(L3)为双凸面的正透镜；所述第一固定镜(L4)为凹面朝向靠近变焦补偿镜(L3)方向的月牙状透镜；所述第二固定镜(L5)为凸面朝向远离第一固定镜(L4)方向的月牙状透镜；所述第三固定镜(L6)为双凸面透镜。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：李笑天，邵晓君，
申请(专利权)人：三河市蓝思泰克光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：