镜B安装在变倍组件内，所述补偿透镜C安装在补偿组件内，所述变倍组件和补偿组件安装在导杆上并滑动配合，导杆通过导杆压板固定在主镜座内，所述主镜座外设置有凸轮，所述凸轮通过钢珠安置在主镜座上并用凸轮压圈压紧，形成滚动轴承结构，所述凸轮上设置有变倍曲线槽和补偿曲线槽，变倍曲线槽和补偿曲线槽分别通过凸轮导钉与变倍组件和补偿组件相连接，所述后固定组透镜D安置在D片镜座并通过D片压圈压紧，所述D片镜座通过螺钉联接在主镜座后端，所述D片镜座外连接有变倍电机架和变倍开关架，所述变倍开关架上安装有变倍电机和变倍电位器，所述变倍开关架上安装有两个变倍微动开关。当变倍电机的转子旋转运动时，通过变倍齿轮和转接桥圈带动凸轮转动，再通过凸轮导钉将凸轮的旋转运动转换为变倍组件和补偿组件的轴向移动，从而实现镜头焦距的连续变化，完成变焦过程。同时，所述变倍电机带动变倍电位器转动，从而使变倍电位器的阻值发生改变，由此，焦距和变倍电位器阻值之间形成一对一的关系，通过这种传感器方式可以实现焦距的预置功會K。
[0030]在本实施例中，所述聚焦机构包括后镜座、调焦导钉、调焦环，所述后镜座内设置有调焦组件，所述正透镜E-1和负透镜E-2、调焦隔圈5-14、调焦压圈I 5-13、调焦压圈
II5-12、调焦座I 5-6、调焦座II 5-8组装成调焦组件，所述正透镜E-1和负透镜E-2安装在调焦组件内，所述后镜座上开设有精密加工的两个180°均布的直槽，所述调焦环上开设有精密加工的2个180°均布的线性斜槽，所述调焦导钉与直槽和线性斜槽滑动配合，所述调焦导钉与调焦组件相连接，所述调焦环通过调焦环压圈安装在后镜座上，所述正透镜E-3安装在E-3片镜座上并通过E-3片压圈压紧，所述E-3片镜座通过螺纹与后镜座连接，所述后镜座外连接有调焦电机架和调焦开关架，所述调焦电机架上安装有调焦电机，所述调焦开关架上安装有两个调焦微动开关。当调焦电机的转子旋转运动时，带动调焦环旋转，通过调焦导钉将调焦环的旋转运动转换为调焦组件的轴向移动，从而实现镜头的聚焦功能。
[0031]在本实施例中，所述挡板切换机构包括挡板，所述挡板通过挡板锁钉固定在挡板座上，所述挡板外罩设有挡板座盖，起到防尘和遮光作用，所述挡板座盖通过螺钉固定在挡板座上，所述探测器通过探测器支撑架和探测器托板固定在探测器架上，所述探测器架通过螺钉安装固定在挡板座上，所述挡板座通过挡板电机架与挡板电机连接，所述上挡板两侧均通过挡板开关架连接有挡板微动开关。当挡板电机转子旋转运动时，带动挡板旋转，从而起挡板到切换作用，实现探测器的校正。
[0032]在本实施例中，由上述镜片组构成的光学系统达到了如下的光学指标:(1)工作波段:3.7μπι-4.8μπι；(2)焦距f':54~172mm ； (3)探测器:中波红外制冷型320X256，30μπι;(4)视场角:10.2° X8.1。~3.2° X 2.56° ; (5)相对孔径 D/ f':1/2;(6)折叠后光学体积:232mmX90.6mmX90.6mm (长X宽X高)。
[0033]在本实施例中，在光学设计时要达到在全焦距段内光学系统的高成像质量、体积小巧，因此要在保证光学系统成像质量前提下，尽量简化光学机构，减小光学系统的体积。经过资料的检索和计算，为了抑制系统中来自于景物辐射以外的杂散辐射，应采用100%的冷光阑效率。对于制冷型红外光学系统来说，应将探测器的冷光阑作为光学系统的出瞳，从而实现100%的冷光阑效率。因此，本连续变焦系统采用二次成像结构，可以在保证实现100%冷光阑效率的同时，减小系统的径向尺寸。
[0034]该变焦距光学系统由前固定透镜、变倍透镜、补偿透镜、后固定透镜和二次成像透镜组5组透镜组成。考虑到红外光学系统的温度敏感性，应合理地选择透镜的材料，从光学设计的初期，降低温度对系统的影响。常用的红外材料中，Si和Ge的折射率温度变化系数相对较低，且Si的价格较Ge低，比重比Ge小，因此，基于成本及重量方面的考虑，选用Si作为变焦系统的主要材料，部分透镜选用Ge来校正色差。由于红外材料相较可见光材料吸收较大，但折射率也高，所以在设计中，通常不需要使用太多镜片，否则系统的透过率会很差，会影响最终的成像效果。设计中充分考虑加工工艺因素，同时引入非球面来平衡系统像差，使得光学系统的结构更简化，成像质量更好，达到性能、成本与工艺兼顾，实现一个良好的设计。
[0035]利用光学设计软件，设置合理的优化参数，对计算得到的初始结构进行优化设计，采用“ +、-、+、_”变焦结构形式；二次成像采用“ +、_、+”结构形式。系统由七片透镜组成，各镜片均具备良好工艺性，易于加工。第一片透镜为前固定透镜，第二片透镜为变倍透镜，采用高折射率的锗材料，第三片透镜为补偿透镜，采用低色散的硅材料，第四片透镜为后固定透镜，第五、六、七片透镜为二次成像透镜组。在光学设计中，为了平衡相差，采用3个非球面，使得系统像质优良，结构紧凑。光系统体积为232 mm (长)X90.6mm (宽)X90.6mm(高)，光学重量237g。
[0036]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。
【主权项】
1.一种中波红外连续变焦镜头，其特征在于:所述镜头的机械结构包括自左向右依次安装连接在连接底板上的变焦组件、聚焦组件和探测器组件，所述变焦组件包括前固定透镜A、变倍透镜B、补偿透镜C、后固定透镜D及变焦机构，所述聚焦组件包括二次成像透镜组E及聚焦机构，所述探测器组件包括挡板切换机构及探测器和探测器架；所述镜头的光学系统中，沿光线自左向右入射方向依次设有前固定透镜A、变倍透镜B、补偿透镜C、后固定透镜D、二次成像透镜组E，所述二次成像透镜组E依次设有正透镜E-1、负透镜E-2和正透镜E-3，所述固定透镜A和补偿透镜C为正透镜，所述变倍透镜B和后固定透镜D为负透Ho2.根据权利要求1所述的中波红外连续变焦镜头，其特征在于:所述前固定透镜A与变倍透镜B之间的空气间隔是23.9-36.4mm ;变倍透镜B与补偿透镜C之间的空气间隔是5-27.7mm ;补偿透镜C与后固定透镜D之间的空气间隔是10~20.4mm ;后固定透镜D与二次成像透镜组E之间的空气间隔是74.5_。3.根据权利要求1所述的中波红外连续变焦镜头，其特征在于:所述正透镜E-1和负透镜E-2之间的空气间隔是2mm ;负透镜E-2和正透镜E-3之间的空气间隔是17.6mm。4.根据权利要求1所述的中波红外连续变焦镜头，其特征在于:所述变焦机构设置有一个精密电位器，所述变焦机构、聚焦机构和挡板切换机构的到位控制采用微动开关限位。5.根据权利要求4所述的中波红外连续变焦镜头，其特征在于:所述变焦机构包括主镜座，所述主镜座内设置有变倍组件和补偿组件，所述前固定组透镜A安装于主镜座的前端并通过A片压圈固定压紧，所述变倍组透镜B安装在变倍组件内，所述补偿透镜C安装在补偿组件内，所述变倍组件和补偿组件安装在导杆上并滑动配合，导杆通过导杆压板固定在主镜座内，所述主镜座外设置有凸轮，所述凸轮通过钢珠安置在主镜座上并用凸轮压圈压紧，形成滚动轴承结构，所述凸轮上设置有变倍曲线槽和补偿曲线槽，变倍曲线槽和补偿曲线槽分别通过凸轮导钉与变倍组件和补偿组件相连接，所述后固定组透镜D安置在D片镜座并通过D片压圈压紧，所述D片镜座通过螺钉联接在主镜座后端，所述D片镜座外连接有变倍电机架和变倍开关架，所述变倍开关架上安装有变倍电机和变倍电位器，所述变倍开关架上安装有两个变倍微动开关。6.根据权利要求4所述的中波红外连续变焦镜头，其特征在于:所述聚焦机构包括后镜座、调焦导钉、调焦环，所述后镜座内设置有调焦组件，所述正透镜E-1和负透镜E-2安装在调焦组件内，所述后镜座上开设有精密加工的两个180°均布的直槽，所述调焦环上开设有精密加工的2个180°均布的线性斜槽，所述调焦导钉与直槽和线性斜槽滑动配合，所述调焦导钉与调焦组件相连接，所述调焦环通过调焦环压圈安装在后镜座上，所述正透镜E-3安装在E-3片镜座上并通过E-3片压圈压紧，所述E-3片镜座通过螺纹与后镜座连接，所述后镜座外连接有调焦电机架和调焦开关架，所述调焦电机架上安装有调焦电机，所述调焦开关架上安装有两个调焦微动开关。7.根据权利要求4所述的中波红外连续变焦镜头，其特征在于:所述挡板切换机构包括挡板，所述挡板通过挡板锁钉固定在挡板座上，所述挡板外罩设有挡板座盖，所述挡板座盖通过螺钉固定在挡板座上，所述探测器通过探测器支撑架和探测器托板固定在探测器架上，所述探测器架通过螺钉安装固定在挡板座上，所述挡板座通过挡板电机架与挡板电机连接，所述上挡板两侧均通过挡板开关架连接有挡板微动开关。
【专利摘要】本实用新型涉及一种中波红外连续变焦镜头，镜头的机械结构包括自左向右依次安装连接在连接底板上的变焦组件、聚焦组件和探测器组件，变焦组件包括前固定透镜A、变倍透镜B、补偿透镜C、后固定透镜D及变焦机构，聚焦组件包括二次成像透镜组E及聚焦机构，探测器组件包括挡板切换机构及探测器和探测器架；镜头的光学系统中，沿光线自左向右入射方向依次设有前固定透镜A、变倍透镜B、补偿透镜C、后固定透镜D、二次成像透镜组E，本实用新型提供一种中波红外连续变焦镜头，该镜头具有高成像质量、高空间分辨率、体积小、重量轻及耐振动和冲击的性能。
【IPC分类】G02B15/173, G02B7/10
【公开号】CN204740391
【申请号】CN201520372082
【发明人】陈潇, 张清苏, 邱国雄, 黄霞霞
【申请人】福建福光股份有限公司
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年6月3日...