一种双工作波段大倍率宽温度连续变焦光学镜头及探测器制造技术

本发明专利技术公开了一种双工作波段大倍率宽温度连续变焦光学镜头，该光学镜头采用负组补偿变焦的形式，通过物镜组、变倍组、补偿组和温度补偿组四者沿光轴做相对平移运动来实现长短焦的宽温度变焦功能，变焦后的光线通过两种不同波段的滤光镜，可分别实现双波段的大变倍比连续变焦，适应白昼及夜晚环境中的使用需求，从而可在全天候进行无偏焦高清晰地成像，扩展了光学镜头的使用范围，且该光学镜头变焦形式简单、结构紧凑，不仅降低了成本与加工难度，提高了可靠性，而且光学性能优良，具有极大的实际应用价值。际应用价值。际应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种双工作波段大倍率宽温度连续变焦光学镜头及探测器


[0001]本申请涉及光学镜头
，更具体地，涉及一种双工作波段大倍率宽温度连续变焦光学镜头及探测器。

技术介绍

[0002]连续变焦光学系统是指能够实现大视场目标搜索以及小视场跟踪或识别功能，并且在变焦过程中目标图像始终保持清晰的光学设备。由于可以在变焦范围内完成任意视场的变换，因此连续变焦光学系统及搭载此光学系统的设备在观察、瞄准和监控等领域都得到了广泛运用。
[0003]然而，常见的变焦镜头通常具备F2.0～F5.0的光圈，20～30倍的变焦倍率，130～200万像素左右的画质，普遍功能较单一，并且在不同环境下观察和测量目标的分辨率较差、成像像质不好、效率不够高，不能满足在不同温度环境下、低照度、低能见度的雾、雨、尘等条件下的连续观察，不能满足对目标既能作大区域小倍率的全景搜索又能作小区域大倍率的放大观察。
[0004]现有技术中的某些变焦镜头虽然能够实现全温度下的工作，但其工作波段一般仅为短波红外，且变倍比一般不超过30倍，如此技术现状并不能满足目前市场的需求。
[0005]因此，亟需开发一款变倍比更大、适应更宽的温度范围、光谱更宽、分辨率更高的变焦镜头以满足市场的需求。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种双工作波段大倍率宽温度连续变焦光学镜头及探测器，用以提供一款变倍比更大、适应更宽的温度范围、光谱更宽、分辨率更高的变焦镜头以满足市场的需求。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种双工作波段大倍率宽温度连续变焦光学镜头，所述光学镜头沿光轴第一延伸方向依次设置包括：光焦度为正的物镜组、光焦度为负的变倍组、光焦度为负的补偿组、光焦度为正的前固定组、光焦度为负的温度补偿组、滤光转换组和光焦度为正的后固定组；
[0008]所述物镜组用于汇聚光线，并且能够根据环境温度沿所述光轴平移来实现长焦温度补偿；
[0009]所述变倍组和所述补偿组能够沿所述光轴平移来进行连续长焦、短焦的变倍调焦；
[0010]所述前固定组用于完成光阑匹配；
[0011]所述温度补偿组能够根据环境温度沿所述光轴平移来实现短焦温度补偿；
[0012]所述滤光转换组包括第一波段滤光镜和第二波段滤光镜；通过所述第一波段滤光镜和所述第二波段滤光镜的切换，能够实现所述光学镜头在白昼及夜晚环境中的使用；
[0013]所述后固定组采用三分离结构，其利用分离间隔来校正部分高级球差、改进色差
并能够增大相对孔径。
[0014]进一步地，所述物镜组在长焦连续调节的过程中沿所述光轴平移以实现不同环境温度下的长焦温度补偿，达到像质要求；所述温度补偿组在短焦连续调节的过程中沿所述光轴平移以实现不同环境温度下的短焦温度补偿，达到像质要求；
[0015]所述长焦连续调节的过程具体为：使所述物镜组、所述变倍组和所述补偿组相对于所述光轴进行第一组预设平移时，保持所述前固定组、所述温度补偿组、所述滤光转换组和所述后固定组均相对于所述光轴静止；
[0016]所述短焦连续调节的过程具体为：使所述变倍组、所述补偿组和所述温度补偿组相对于所述光轴进行第二组预设平移时，保持所述物镜组、所述前固定组、所述滤光转换组和所述后固定组均相对于所述光轴静止；
[0017]通过所述长焦温度补偿和所述短焦温度补偿能够实现整个变焦过程中在﹣40℃～70℃的温度范围内保持焦面一致性。
[0018]进一步地，所述物镜组沿所述光轴第一延伸方向依次设置包括：正光焦度第一双胶合透镜、负光焦度第二双胶合透镜和正光焦度第一弯月透镜。
[0019]进一步地，所述变倍组沿所述光轴第一延伸方向依次设置包括：光焦度相等的负光焦度第一双凹透镜和负光焦度第三双胶合透镜；在变倍过程中，所述第一双凹透镜和所述第三双胶合透镜沿所述光轴相对移动以改变组合焦距来实现可达63.5倍变倍比的连续变焦，可使所有倍率的像面位置保持不变。
[0020]进一步地，所述补偿组沿所述光轴第一延伸方向依次设置包括：负光焦度第四双胶合透镜和正光焦度第五双胶合透镜；所述第四双胶合透镜和所述第五双胶合透镜沿所述光轴平移来进行补偿。
[0021]进一步地，所述前固定组沿所述光轴第一延伸方向依次设置包括：正光焦度第六双胶合透镜、正光焦度第一双凸透镜、负光焦度第二双凹透镜、正光焦度第七双胶合透镜和负光焦度第二弯月透镜。
[0022]进一步地，所述温度补偿组包括负光焦度第三弯月透镜，进行内调焦，能够根据环境温度沿所述光轴平移来实现短焦温度补偿。
[0023]进一步地，所述第一波段滤光镜为白光滤光镜，可过滤并获取波长为0.425μm～0.65μm的光束；所述第二波段滤光镜为近红外滤光镜，可过滤并获取波长为0.74μm～0.92μm的光束。
[0024]进一步地，所述后固定组沿所述光轴第一延伸方向依次设置包括：负光焦度第三双凹透镜、负光焦度第四弯月透镜和正光焦度第二双凸透镜。
[0025]第二方面，本专利技术提供了一种探测器，所述探测器包括上述任一项所述的光学镜头，用于对物体进行探测。
[0026]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0027](1)本专利技术的光学镜头采用负组补偿变焦的形式，通过物镜组、变倍组、补偿组和温度补偿组四者沿光轴做相对平移运动来实现长短焦的宽温度变焦功能，变焦后的光线通过两种不同波段的滤光镜，可分别实现双波段的大变倍比连续变焦，适应白昼及夜晚环境中的使用需求，从而可在全天候进行无偏焦高清晰地成像，扩展了光学镜头的使用范围，且
该光学镜头变焦形式简单、结构紧凑。
[0028](2)本专利技术的光学镜头采用双组温度调控，通过调节物镜组与温度补偿组的轴向位置进行调节，整个变焦过程中在宽温度范围(﹣40℃～70℃)内保持良好的焦面一致性，从而能够在变焦过程中保持图像的清晰稳定，大大提高了镜头的稳定性和环境适应性，减小了目标物体在跟踪和监视过程中的丢失概率，并提高了在低照度和低能见度环境下目标物体的探测灵敏度。
[0029](3)本专利技术的光学镜头采用双工作波段，通过白光滤光镜与近红外滤光镜切换，实现了0.45μm～0.65μm、0.74μm～0.92μm双波段模式的63.5倍连续变焦。在昼间彩色模式下切换到白光滤光镜实现在白天可见光条件下的探测功能；在夜间黑白模式下切换到近红外滤光镜实现在黄昏、大雾和黑夜等能见度低情况下的探测功能。
[0030](4)本专利技术的光学镜头集昼夜观测物体多用途、多功能于一体，极大地满足了市场对连续变焦光学设备体积小、重量轻、成像质量高、功能丰富和超大变倍比等的苛刻需求，具有较好的应用前景。在可见光波段，中心视场在空间频率130lp/mm处的传递函数值均在0.3以上；在近红外波段，中心视场在空间频率130lp/mm处的传递函数值均接近截止频率，具有很好的成像质量。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双工作波段大倍率宽温度连续变焦光学镜头，其特征在于，所述光学镜头沿光轴第一延伸方向依次设置包括：光焦度为正的物镜组、光焦度为负的变倍组、光焦度为负的补偿组、光焦度为正的前固定组、光焦度为负的温度补偿组、滤光转换组和光焦度为正的后固定组；所述物镜组用于汇聚光线，并且能够根据环境温度沿所述光轴平移来实现长焦温度补偿；所述变倍组和所述补偿组能够沿所述光轴平移来进行连续长焦、短焦的变倍调焦；所述前固定组用于完成光阑匹配；所述温度补偿组能够根据环境温度沿所述光轴平移来实现短焦温度补偿；所述滤光转换组包括第一波段滤光镜和第二波段滤光镜；通过所述第一波段滤光镜和所述第二波段滤光镜的切换，能够实现所述光学镜头在白昼及夜晚环境中的使用；所述后固定组采用三分离结构，其利用分离间隔来校正部分高级球差、改进色差并能够增大相对孔径。2.如权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述物镜组在长焦连续调节的过程中沿所述光轴平移以实现不同环境温度下的长焦温度补偿，达到像质要求；所述温度补偿组在短焦连续调节的过程中沿所述光轴平移以实现不同环境温度下的短焦温度补偿，达到像质要求；所述长焦连续调节的过程具体为：使所述物镜组、所述变倍组和所述补偿组相对于所述光轴进行第一组预设平移时，保持所述前固定组、所述温度补偿组、所述滤光转换组和所述后固定组均相对于所述光轴静止；所述短焦连续调节的过程具体为：使所述变倍组、所述补偿组和所述温度补偿组相对于所述光轴进行第二组预设平移时，保持所述物镜组、所述前固定组、所述滤光转换组和所述后固定组均相对于所述光轴静止；通过所述长焦温度补偿和所述短焦温度补偿能够实现整个变焦过程中在﹣40℃～70℃的温度范围内保持焦面一致性。3.如权利要求1所述的光学镜头，其特征在于，所述物...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊峰，李轲禹，侯志超，黄德军，韩志刚，焦鹏，辜仕豪，
申请(专利权)人：湖北华中长江光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：