一种长波红外电动连续变焦镜头制造技术

本实用新型专利技术公开了一种长波红外电动连续变焦镜头，从物方至像方依次有五组透镜，包括：具有正光焦度的前固定组，为一片凸面朝向物方的弯月形锗正透镜；具有负光焦度的变倍组，为一片双凹形的锗负透镜；具有正光焦度的补偿组，为一片双凸形的锗正透镜；具有负光焦度的后固定组，为一片凸面朝向像方的弯月形锗负透镜；具有正光焦度的调焦组，为一片凸面朝向物方的弯月形锗正透镜。本实用新型专利技术可在30mm～120mm范围内连续变焦，同时F数保持恒定为1.2，适用于分辨率640×480像元大小25μm的长波非制冷探测器；在全焦段内变倍和补偿组移动行程短且曲线平滑，光轴稳定性高，有良好的成效效果。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种长波红外电动连续变焦镜头，从物方至像方依次有五组透镜，包括：具有正光焦度的前固定组，为一片凸面朝向物方的弯月形锗正透镜；具有负光焦度的变倍组，为一片双凹形的锗负透镜；具有正光焦度的补偿组，为一片双凸形的锗正透镜；具有负光焦度的后固定组，为一片凸面朝向像方的弯月形锗负透镜；具有正光焦度的调焦组，为一片凸面朝向物方的弯月形锗正透镜。本技术可在30mm～120mm范围内连续变焦，同时F数保持恒定为1.2，适用于分辨率640×480像元大小25μm的长波非制冷探测器；在全焦段内变倍和补偿组移动行程短且曲线平滑，光轴稳定性高，有良好的成效效果。【专利说明】一种长波红外电动连续变焦镜头
本技术属于光学
，涉及一种用于长波红外电动非制冷探测器的连续变焦镜头。
技术介绍
近年来技术的应用越来越广泛。长波非制冷探测器重量轻、体积小，随着成本的降低，其应用范围已经从军用普及到民用领域，例如安防、工业、医疗等。普通的定焦镜头以及双视场镜头在某些场合下已不能满足使用需求。本专利涉及的连续变焦镜头，使用五片镜片，移动其中两个镜片，实现焦距的平滑变化，从而能够更好的实现对目标的发现、跟踪和识别。本技术结构紧凑、透过率高、易于量产，因此会有很好的应用前景。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种光学总长短，体积小，光圈恒定，装调方便、成像质量高的透射式长波红外电动连续变焦镜头。其工作波段为8?12微米，焦距为30mm?120mm，F数为1.2，适配分辨率为640 X 480，像元大小25微米的非制冷探测器，光学系统总长220mm，最大口径120mm。 为了实现上述目的，本技术采用的技术方案为: 一种长波红外电动连续变焦镜头，由物方到像方依次包括，前固定组、变倍组、补偿组、后固定组、调焦组以及探测器部分； 所述前固定组具有正光焦度，为一片凸面朝向物方的弯月形锗单晶正透镜，表面类型均为球面； 所述变倍组具有负光焦度，为一片双凹形锗单晶负透镜，其朝向像方的一侧为非球面，所述透镜的总移动行程37.79_，用于改变所述长波红外连续变焦镜头的焦距； 所述补偿组具有正光焦度，为一片双凸形锗单晶正透镜，其朝向物方的一侧为非球面，所述透镜的总移动行程22.15mm，用于补偿所述长波红外连续变焦镜头变焦时发生的像面位置偏移； 所述后固定组具有负光焦度，为一片凸面朝向像方的弯月形锗单晶正透镜，其凸面为衍射面； 所述调焦组具有正光焦度，为一片凸面朝向物方的弯月形锗单晶正透镜，其凸面为非球面，所述透镜的总移动行程5_，用于补偿不同温度和不同物距时像面位置的偏移； 在所述调焦组后为长波非制冷探测器部分，包括保护窗口和像面；孔径光阑位于补偿组与后固定组之间，变焦过程中保持恒定。 所述镜头满足如下参数: 所述镜头的有效焦距EFL = 30?120mm，F数=1.2，光学系统总长=220mm，适配探测器分辨率640 X 480，像元大小25 μ m。 所述镜头的水平视场角范围为:2w = 35.5°?1.8°。 所述镜头的镜片中的非球面满足下列表达式: CT2Λ Z= -;■.......................................................................................................................................................+ ff2r4 + r/^r6 + a8 +?:-τ23 + ?:€τ12 I +、,1 - {I + k)c2r2 其中ζ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，c表示表面的顶点曲率，k为圆锥系数，α2、α3、α4、α5、α 6为高次非球面系数。 所述镜头的镜片中的衍射面满足下列表达式: Φ = A1 P 2+Α2 P 4 其中Φ为衍射面的位相，P = r/rn，rn是衍射面的规划半径，ApA2为衍射面的位相系数。 所述镜头的全视场的平均MTF>0.45@201p/mm。 本技术的有益效果为:拥有4倍变倍比，光学系统总长为220mm，最大口径120mm。结构紧凑，变焦曲线平滑，镜片最大移动量为37.79mm。变倍组和补偿组均只有一片透镜，这样可以更好的保证变焦过程中的光轴稳定性。同时使用折射式光学结构，无须调整反射镜，装调简便，易于量产。整个变焦范围内成像质量优良，全视场的平均MTF>0.45@201p/mm。 【专利附图】【附图说明】 图1是本技术提供的长波红外电动连续变焦镜头的焦距为120mm时的光学系统图； 图2是本技术提供的长波红外电动连续变焦镜头的焦距为120mm时的点列图； 图3是本技术提供的长波红外电动连续变焦镜头的焦距为120mm时的光学传递函数图(截止分辨率为2011p/mm)； 图4是本技术提供的长波红外电动连续变焦镜头的焦距为120mm时的象散畸变图； 图5是本技术提供的长波红外电动连续变焦镜头的焦距为70_时的光学系统图； 图6是本技术提供的长波红外电动连续变焦镜头的焦距为70mm时的点列图； 图7是本技术提供的长波红外电动连续变焦镜头的焦距为70mm时的光学传递函数图(截止分辨率为2011p/mm)； 图8是本技术提供的长波红外电动连续变焦镜头的焦距为70mm时的象散畸变图； 图9是本技术提供的长波红外电动连续变焦镜头的焦距为30mm时的光学系统图； 图10是本技术提供的长波红外电动连续变焦镜头的焦距为30mm时的点列图； 图11是本技术提供的长波红外电动连续变焦镜头的焦距为30mm时的光学传递函数图(截止分辨率为2011p/mm)； 图12是本技术提供的长波红外电动连续变焦镜头的焦距为30mm时的象散畸变图； 其中，200-物空间，110-前固定组，120-变倍组，130-补偿组，140-孔径光阑，150-后固定组，160-调焦组，310-探测器组件，312-探测器保护窗口，314-像面，SI?SlO为透镜各个表面。 【具体实施方式】 以下结合附图，通过实施例对本技术做进一步详细说明。 该实施例是本技术应用于长波非制冷型分辨率640X480像元尺寸25 μ m凝视型焦平面探测器的例子。 图1、图5、图9分别为本技术在焦距120mm、70mm和30mm时的光学系统图，所述镜头的结构相同，以其中一个图为例作为说明。 如图1所示，本实施例1由正光焦度的前固定组110、负光焦度的变倍组120、正光焦度的补偿组130、负光焦度的后固定组140、正光焦度的调焦组150以及最后的探测器310组成。 前固定组110即第一透镜，为凸面朝向物方的正透镜，材料为锗单晶，其两个表面均为球面，该片镜片口径大，因此不使用非球面；变倍组120即第二透镜，为双凹形为负透镜，材料为锗单晶，S4表面为非球面。该透镜是移动镜片，起到了变焦过程中变倍的作用，移动曲线为5次抛物线，总移动行程37.79mm ;补偿组130本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种长波红外电动连续变焦镜头，其特征在于：由物方到像方依次包括，前固定组、变倍组、补偿组、后固定组、调焦组以及探测器部分； 所述前固定组具有正光焦度，为一片凸面朝向物方的弯月形锗单晶正透镜，表面类型均为球面； 所述变倍组具有负光焦度，为一片双凹形锗单晶负透镜，其朝向像方的一侧为非球面，所述透镜的总移动行程37.79mm； 所述补偿组具有正光焦度，为一片双凸形锗单晶正透镜，其朝向物方的一侧为非球面，所述透镜的总移动行程22.15mm； 所述后固定组具有负光焦度，为一片凸面朝向像方的弯月形锗单晶正透镜，其凸面为衍射面； 所述调焦组具有正光焦度，为一片凸面朝向物方的弯月形锗单晶正透镜，其凸面为非球面，所述透镜的总移动行程5mm； 在所述调焦组后为长波非制冷探测器部分，包括保护窗口和像面；孔径光阑位于补偿组与后固定组之间，变焦过程中保持恒定。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘自强，夏日辉，孔超，
申请(专利权)人：北京蓝思泰克科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11