[发明专利]一种小型化中波红外制冷连续变焦镜头及光学系统

说明书

本发明涉及一种小型化中波红外制冷连续变焦镜头及光学系统。本发明的目的是解决现有红外连续变焦系统存在变倍比低、系统整体透过率低、重量大、结构复杂、控制精度要求较高的技术问题，提供一种小型化中波红外制冷连续变焦镜头及光学系统。该镜头包括从物方至像方沿光路依次设置的透镜单元、探测器保护窗口G和滤光片H；透镜单元包括沿光路依次设置的四组透镜，分别为具有正光焦度的前固定组、具有负光焦度的变倍组、具有正光焦度的补偿组、具有正光焦度的中继组。该光学系统采用上述镜头。该镜头是一种总长短，镜片少，结构简单、装配方便、高变倍比的小型化红外连续变焦镜头，解决了现有红外连续变焦镜头中结构装配难度与小型化之间的矛盾。

技术领域

本发明涉及一种光学镜头，具体涉及一种小型化中波红外制冷连续变焦镜头及光学系统。

背景技术

红外探测系统在近些年来得到了飞速发展，应用方面广泛。采用连续变焦镜头可实现大视场搜索、小视场跟踪，像面景物大小连续可变，达到定焦镜头无法满足的需求及效果。针对红外连续变焦系统，常见的为长波非制冷及中波制冷两种，由于中波波段及制冷探测器的优势，使得中波制冷的成像质量远好于长波非制冷连续变焦系统，应用更加广泛。

目前针对中波连续变焦镜头的研究也较为广泛。公开号为CN210090810U的中国专利公开了一种经济型中波红外制冷连续变焦镜头，该镜头针对640*512探测器，具有5倍变倍比，焦距在20～140mm，共采用7片透镜，其系统总长为104.9mm。该镜头镜片总数多，因而系统整体透过率低，系统重量大，且变倍比低。公开号为CN108732731A的中国专利公开了一种五片式紧凑型中波制冷连续变焦镜头，该镜头具有10倍变倍比，焦距在20～200mm，系统总长130mm，其镜头在变焦过程中采用三组联动方式，光学系统结构复杂，控制精度要求较高。

发明内容

本发明的目的是解决现有红外连续变焦系统存在变倍比低、系统整体透过率低、重量大、结构复杂、控制精度要求较高的技术问题，提供一种小型化中波红外制冷连续变焦镜头及光学系统。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术解决方案如下：

本发明提供一种小型化中波红外制冷连续变焦镜头，其特殊之处在于：

包括从物方至像方沿光路依次设置的透镜单元、探测器保护窗口G和滤光片H；

所述透镜单元包括沿光路依次设置的四组透镜，分别为具有正光焦度的前固定组、具有负光焦度的变倍组、具有正光焦度的补偿组、具有正光焦度的中继组。

进一步地，所述前固定组包括沿光路依次设置的凸面朝向物方的弯月形正透镜A，以及凸面朝向物方的弯月形负透镜B，用于汇聚光线；

所述变倍组为双凹型负透镜C，用于改变焦距、增加变倍倍率；

所述补偿组为双凸型的正透镜D，用于补偿变倍过程中所引起的像移；

所述中继组包括沿光路依次设置的凸面朝向物方的弯月形正透镜E，以及凸面朝向像方的弯月形正透镜F，用于完成光阑匹配并进行二次成像。

进一步地，所述透镜C为移动镜片，移动曲线为线性曲线，用于实现变倍功能，总移动行程为14.5mm。

进一步地，所述透镜D为移动镜片，移动曲线为8次抛物线，用来补偿变倍引起的像面偏移，总行程为8.25mm。

进一步地，所述透镜B的出射面S4、透镜C的入射面S5、透镜D的入射面S7以及透镜F的入射面S11均为非球面，透镜E的入射面S9为衍射非球面；

所述透镜A的入射面S1和出射面S2、透镜B的入射面S3、透镜C的出射面S6、透镜D的出射面S8、透镜E的出射面S10，以及透镜F的出射面S12均为球面。

进一步地，所有非球面均为偶次非球面，对应的表达式如下：