本發(fā)明涉及一種大變倍比中波紅外連續(xù)變焦鏡頭。

背景技術(shù)：

隨著人們生產(chǎn)生活領(lǐng)域的拓展和深入，紅外鏡頭以其具有的抗干擾能力強(qiáng)、可全天候全天時(shí)工作、抗煙塵及霧霾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在道路監(jiān)控、森林防火、機(jī)場監(jiān)察等領(lǐng)域?qū)t外光學(xué)系統(tǒng)有著迫切的應(yīng)用需求。其中紅外連續(xù)變焦鏡頭因其焦距能夠連續(xù)變化，既能大范圍進(jìn)行目標(biāo)監(jiān)視和搜索，又能放大目標(biāo)仔細(xì)觀察，在變焦過程中不會(huì)丟失目標(biāo)信息的特點(diǎn)，越來越受到人們的關(guān)注。然而現(xiàn)有的紅外連續(xù)變焦距鏡頭尺寸偏大、變焦倍數(shù)小、探測距離短，成像像質(zhì)量不佳，對紅外目標(biāo)的搜索和識(shí)別能力有限，限制了其適用性及使用范圍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種大變倍比中波紅外連續(xù)變焦鏡頭。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種大變倍比中波紅外連續(xù)變焦鏡頭，包括鏡筒、設(shè)置在鏡筒內(nèi)的光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)包括沿光線自左向右入射方向依次設(shè)置的光焦度為正的前固定組a、光焦度為負(fù)的變倍組b、光焦度為正的補(bǔ)償組c、光焦度為負(fù)的后固定組d和光焦度為正的二次成像組e組成，前固定組為正彎月透鏡a，變倍組為雙凹負(fù)透鏡b，補(bǔ)償組為雙凸透鏡c，后固定組為負(fù)彎月透鏡d，二次成像組包括依次設(shè)置的雙凸正透鏡e1、雙凹負(fù)透鏡e2、雙凸正透鏡e3。

進(jìn)一步的，所述前固定組a與變倍組b之間的空氣間隔為20.02～57.7mm，所述變倍組b與補(bǔ)償組c之間的空氣間隔為100.03～24.22mm，所述補(bǔ)償組c與后固定組d之間的空氣間隔為6.15～44.28mm，雙凸正透鏡e1與雙凹負(fù)透鏡e2之間的空氣間隔為7.32mm，雙凹負(fù)透鏡e2與雙凸正透鏡e3之間的空氣間隔為1.3mm。

進(jìn)一步的，所述光學(xué)系統(tǒng)各個(gè)鏡片材料按沿光線入射方向排序分別為硅、鍺、硅、鍺、硅、鍺、硅。

進(jìn)一步的，雙凹負(fù)透鏡b后端面、負(fù)彎月透鏡d后端面、雙凸正透鏡e1后端面以及雙凸正透鏡e3前端面均為非球面。

進(jìn)一步的，所述非球面滿足下列表達(dá)式：

其中，z為非球面沿光軸方向在高度為r的位置時(shí)，距非球面頂點(diǎn)的距離矢高；c=1/r，r表示鏡面的近軸曲率半徑；k為圓錐系數(shù)；a、b、c、d為高次非球面系數(shù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單、緊湊、合理，該鏡頭具有大變倍比、放大倍數(shù)高、結(jié)構(gòu)簡單緊湊，成像清晰度高，加工成本低等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)連續(xù)變焦、電動(dòng)調(diào)焦、焦距實(shí)時(shí)反饋、圖像實(shí)時(shí)輸出功能。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的鏡頭機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為為本發(fā)明實(shí)施例的鏡頭結(jié)構(gòu)立體圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的鏡頭電動(dòng)變焦機(jī)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例的鏡頭電動(dòng)聚焦機(jī)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例的鏡頭探測器校正機(jī)構(gòu)示意圖。

圖中：

a-正彎月正透鏡a；b-雙凹負(fù)透鏡b；c-雙凸透鏡c；d-負(fù)彎月負(fù)透鏡d；e1-雙凸正透鏡e-1，e2-雙凹負(fù)透鏡e-2，e3-雙凸正透鏡e-3，f-反射鏡，2-1.變焦組件，2-2.聚焦組件，2-3.擋板切換組件，4-1.前組壓圈，4-2.透鏡a，4-3.導(dǎo)桿壓板，4-4.變倍鎖緊圈，4-5.變倍壓圈，4-6.透鏡b，4-7.變倍鏡座，4-8.變倍移動(dòng)座，4-9.主鏡筒，4-10.導(dǎo)桿，4-11.變倍導(dǎo)套，4-12.變倍凸輪，4-13.補(bǔ)償導(dǎo)套，4-14.變倍導(dǎo)環(huán)，4-15.變倍磙子，4-16.變倍導(dǎo)釘，4-17.鋼珠，4-18.補(bǔ)償移動(dòng)座，4-19.補(bǔ)償壓圈，4-20.透鏡c，4-21.變倍凸輪壓圈，4-22變倍電位器.，4-23.變倍電位器架，4-24.變倍電機(jī)架，4-25.變倍電機(jī)，5-1.聚焦鏡筒，5-2.聚焦鏡座，5-3.聚焦壓圈，5-4.聚焦鏡座壓圈，5-5.鏡片d，5-6.聚焦磙子1，5-7.聚焦導(dǎo)環(huán)，5-8.聚焦磙子2，5-9.聚焦導(dǎo)釘，5-10.后鏡筒，5-11.聚焦凸輪，5-12..聚焦凸輪壓圈，5-13.轉(zhuǎn)折鏡筒1，5-14.反射鏡鏡座1，5-15.反射鏡壓圈1，5-16.反射鏡1，5-17.聚焦電機(jī)，5-18.變倍開關(guān)架1，5-19.聚焦電機(jī)架，5-20.變倍開關(guān)架2，5-21.變倍微動(dòng)開關(guān)，5-22.聚焦開關(guān)架1，5-23.聚焦微動(dòng)開關(guān)，5-24.聚焦開關(guān)架2，6-1.探測器架，6-2.探測器移動(dòng)板，6-3.紅外探測器，6-4.探測器輔助支架，6-5.擋板蓋，6-6.擋板過輪軸，6-7.擋板過輪，6-8.擋板電機(jī)架，6-9.擋板電機(jī)，6-10.擋板座，6-11.轉(zhuǎn)折鏡座2，6-12.后組鏡座2，6-13.后組鏡座1，6-14.后組壓圈1，6-15.透鏡e1，6-16.反射鏡2，6-17.反射鏡壓圈2，6-18.反射鏡鏡座2，6-19.透鏡e2，6-20.透鏡e3，6-21.后組隔圈，6-22.后組壓圈2，6-23.擋板軸，6-24.擋板微動(dòng)開關(guān)，6-25.擋板。

具體實(shí)施方式

為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。

如圖1~6所示，一種大變倍比中波紅外連續(xù)變焦鏡頭，包括鏡筒、設(shè)置在鏡筒內(nèi)的光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)包括沿光線自左向右入射方向依次設(shè)置的光焦度為正的前固定組a、光焦度為負(fù)的變倍組b、光焦度為正的補(bǔ)償組c、光焦度為負(fù)的后固定組d和光焦度為正的二次成像組e組成，前固定組為正彎月透鏡a，變倍組為雙凹負(fù)透鏡b，補(bǔ)償組為雙凸透鏡c，后固定組為負(fù)彎月透鏡d，二次成像組包括依次設(shè)置的雙凸正透鏡e1、雙凹負(fù)透鏡e2、雙凸正透鏡e3。

在本實(shí)施例中，所述前固定組a與變倍組b之間的空氣間隔為20.02～57.7mm，所述變倍組b與補(bǔ)償組c之間的空氣間隔為100.03～24.22mm，所述補(bǔ)償組c與后固定組d之間的空氣間隔為6.15～44.28mm，雙凸正透鏡e1與雙凹負(fù)透鏡e2之間的空氣間隔為7.32mm，雙凹負(fù)透鏡e2與雙凸正透鏡e3之間的空氣間隔為1.3mm。

在本實(shí)施例中，所述光學(xué)系統(tǒng)各個(gè)鏡片材料按沿光線入射方向排序分別為硅、鍺、硅、鍺、硅、鍺、硅。

在本實(shí)施例中，雙凹負(fù)透鏡b后端面、負(fù)彎月透鏡d后端面、雙凸正透鏡e1后端面以及雙凸正透鏡e3前端面均為非球面。

在本實(shí)施例中，所述非球面滿足下列表達(dá)式：

其中，z為非球面沿光軸方向在高度為r的位置時(shí)，距非球面頂點(diǎn)的距離矢高；c=1/r，r表示鏡面的近軸曲率半徑；k為圓錐系數(shù)；a、b、c、d為高次非球面系數(shù)。

各鏡片參數(shù)如下：

非球面數(shù)據(jù)如下：

在本實(shí)施例中，由上述鏡片組構(gòu)成的光學(xué)結(jié)構(gòu)達(dá)到了以下光學(xué)指標(biāo)：

（1）焦距：f′=30～360mm，變倍比達(dá)12倍；

（2）視場角范圍：23.2°～1.96°；

（3）相對孔徑：1:4；

（4）適配探測器：適配于靶面為320*240，像元大小為30um的制冷型中波紅外探測器；

（5）工作溫度：-40℃～+60℃；

（6）光路系統(tǒng)體積小于140mm（寬）*140mm（高）*225（長）。

在本實(shí)施例中，鏡頭結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，如圖2~3所示，所述鏡頭的機(jī)械結(jié)構(gòu)中設(shè)有變焦組件2-1、聚焦組件2-2，擋板切換組件2-3。所述鏡頭的變焦組件包括前固定組、變倍組、補(bǔ)償組及變焦機(jī)構(gòu)，所述鏡頭的聚焦組件包括后固定組、聚焦機(jī)構(gòu)及反射鏡組，所述鏡頭的擋板切換組件包括反射鏡組、擋板切換機(jī)構(gòu)及探測器組件。

如圖4所示，所述變倍組透鏡b（4-6）與變倍壓圈4-5、變倍鏡座4-7、變倍鎖圈4-4、變倍移動(dòng)座4-8、變倍導(dǎo)套4-11組裝成變倍組件。所述補(bǔ)償透鏡c（4-20）與補(bǔ)償壓圈4-19、補(bǔ)償移動(dòng)座4-18、補(bǔ)償導(dǎo)套4-13組裝成補(bǔ)償組件。所述變倍組件和補(bǔ)償組件安裝在導(dǎo)桿4-10上并滑動(dòng)配合，三根導(dǎo)桿通過導(dǎo)桿壓板4-3分別固定在主鏡筒4-9上。所述變倍凸輪4-12通過鋼珠4-17安置在主鏡筒4-9上并用變倍凸輪壓圈4-21壓緊，形成滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)。所述變倍凸輪4-12按光學(xué)變焦運(yùn)動(dòng)規(guī)律的要求加工兩條變倍和補(bǔ)償曲線槽。所述變倍磙子4-15和變倍導(dǎo)環(huán)4-14組裝成導(dǎo)釘組件。通過2個(gè)導(dǎo)釘組件把變倍組件和補(bǔ)償組件聯(lián)接在一起。所述前固定組透鏡a（4-2）安裝于主鏡筒4-9前端并通過前組壓圈4-1固定壓緊。所述變倍電機(jī)4-25通過變倍電機(jī)架4-24安裝在主鏡筒4-9上。所述變倍電位器4-22通過變倍電位器架4-23安裝在主鏡筒4-9上。當(dāng)變倍電機(jī)4-25的工作時(shí)，通帶動(dòng)變倍凸輪4-12轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過導(dǎo)釘組件將變倍凸輪4-12的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為變倍組件和補(bǔ)償組件的軸向移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)鏡頭焦距的連續(xù)變化，完成變焦過程。同時(shí)，所述變倍凸輪4-12的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)變倍電位器4-22轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使其阻值發(fā)生改變，由此，焦距和阻值之間形成一對一的關(guān)系，通過這種傳感器方式可以實(shí)現(xiàn)焦距的預(yù)置功能。

如圖5所示，所述后組透鏡d（5-5）、聚焦壓圈5-3、聚焦鏡座5-2、聚焦鏡筒5-1、聚焦鏡座壓圈5-4組裝成聚焦組件。所述聚焦磙子1（5-6）、聚焦導(dǎo)環(huán)5-7、聚焦磙子2（5-8）、聚焦導(dǎo)釘5-9組成導(dǎo)釘組件。所述后鏡筒5-10上開設(shè)有精密加工的2個(gè)180°均布直槽，與導(dǎo)釘組件滑動(dòng)配合。所述聚焦凸輪5-11上開設(shè)有精密加工的2條180°均布線性斜槽，通過聚焦凸輪壓圈5-12安裝在后鏡筒5-9上。所述反射鏡1（5-16）通過反射鏡鏡座1（5-14）和反射鏡壓圈1（5-15）安裝在轉(zhuǎn)折鏡座1（5-13）上。所述轉(zhuǎn)折鏡座1（5-13）通過螺釘連接在后鏡筒5-9上。所述聚焦電機(jī)5-17通過聚焦電機(jī)架5-19安裝在后鏡筒5-9上，所述2個(gè)聚焦微動(dòng)開關(guān)5-23通過就聚焦開關(guān)架1（5-22）和聚焦開關(guān)架2（5-24）分別安裝在后鏡筒5-9上，當(dāng)聚焦電機(jī)5-17工作時(shí)，帶動(dòng)聚焦凸輪5-11旋轉(zhuǎn)，通過導(dǎo)釘組件將聚焦凸輪5-11的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為聚焦組件的軸向移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)鏡頭的聚焦功能。而且，所述2個(gè)變倍微動(dòng)開關(guān)5-21通過變倍開關(guān)架1（5-18）和變倍開關(guān)架2（5-20）分別安裝在后鏡筒5-10上，從而使結(jié)構(gòu)更緊湊。

如圖6所示，所述后組透鏡e1（6-15）通過后組壓圈1（6-14）安裝于后組鏡座1（6-13），所述后組透鏡e2（6-19）、后組隔圈6-21、后組透鏡e3通過后組壓圈2（6-22）安裝于后組鏡座2（6-12）。所述后組鏡座1（6-13）和后組鏡座2（6-12）通過螺紋安裝在轉(zhuǎn)折鏡座2（6-11）上。所述反射鏡2（6-16）通過反射鏡鏡座2（6-18）和反射鏡壓圈2（6-17）安裝在轉(zhuǎn)折鏡座2（6-11）上。所述擋板座6-10通過螺釘固定在轉(zhuǎn)折鏡座2（6-11）上。所述擋板6-25通過擋板軸6-23活動(dòng)安裝在在擋板座6-10上。所述擋板電機(jī)6-9通過擋板電機(jī)架6-8安裝在擋板座6-10上，所述2個(gè)擋板微動(dòng)開關(guān)6-24分別安裝在的擋板座6-10上擋板6-25兩側(cè)的位置。所述擋板蓋6-5通過螺釘安裝在擋板座6-10上。所述探測器6-3通過探測器輔助支架6-4和探測器移動(dòng)板6-2固定在探測器架6-1上。所述探測器架6-1通過螺釘安裝固定在擋板蓋6-5上。當(dāng)擋板電機(jī)6-9工作時(shí)，帶動(dòng)擋板6-25旋轉(zhuǎn)，從而起擋板到切換作用，實(shí)現(xiàn)探測器的校正功能。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。