一种手持型长波红外连续变焦镜头制造技术

本实用新型专利技术公开了一种手持式长波红外连续变焦镜头，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20mm～60mm范围内连续变焦，同时F数保持恒定为1.1，适用于640×480，像元大小17μm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；同时体积小，重量轻，便于手持。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种手持式长波红外连续变焦镜头，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20mm～60mm范围内连续变焦，同时F数保持恒定为1.1，适用于640×480，像元大小17μm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；同时体积小，重量轻，便于手持。【专利说明】一种手持型长波红外连续变焦镜头
本技术属于光学
，涉及一种用于长波红外非制冷探测器的手持型长波红外连续变焦镜头。
技术介绍
随着红外技术的日趋成熟，红外光学镜头越来越向可见光镜头领域靠拢，定焦镜头已经不能满足更多场合的需求，需要使用连续变焦镜头。连续变焦镜头可以在短焦端发现目标，长焦端识别目标，同时变焦过程中图像清晰，来持续跟踪目标。但是一般的红外连续变镜头，由于需要大光圈，体积大重量沉，不便于携带。因此迫切需要一种体积小，重量轻的连续变焦镜头。这种镜头变倍比不需要非常大，但是可以在一定范围内实现焦距的连续变化，同时光圈保持恒定，安装在手持或者移动式热像仪上，携带方便。
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，便于携带，装调方便，成像质量高的手持型长波红外连续变焦镜头。其工作波段为8?12微米，焦距为20mm?60mm，F数恒定为1.1，适配分辨率为640 X 480，像元大小17微米的非制冷探测器，光学系统总长120mm,最大口径66mm。 为了实现上述目的，本技术采用的技术方案为: 一种手持型长波红外连续变焦镜头，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13.61_，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11.33_，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 = 20?60mm，F数=1.1，光学系统总长=120mm，适配探测器分辨率640 X 480，像元大小17 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: cr: I = -nf-?r4 4- tf；ra 4- ns 4- <rsr10 4- a.ariz I+Vl- (l + lc)c2r2 ' 其中z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。 第一透镜靠近物侧的表面镀类金刚石碳膜。 本技术的有益效果为:拥有3倍变倍比，光学系统总长为120mm，最大口径66mm。结构紧凑，变焦曲线平滑，镜片最大移动量为13.61mm。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，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MTFX).6@201p/mm。 【专利附图】【附图说明】 图1是本技术提供的手持型长波红外连续变焦镜头的焦距为60_时的光学系统图； 图2是本技术提供的手持型长波红外连续变焦镜头的焦距为60_时的点列图； 图3是本技术提供的手持型长波红外连续变焦镜头的焦距为60mm时的光学传递函数图(截止分辨率为131p/mm)； 图4是本技术提供的手持型长波红外连续变焦镜头的焦距为60_时的象散畸变图； 图5是本技术提供的手持型长波红外连续变焦镜头的焦距为40mm时的光学系统图； 图6是本技术提供的手持型长波红外连续变焦镜头的焦距为40mm时的点列图； 图7是本技术提供的手持型长波红外连续变焦镜头的焦距为40mm时的光学传递函数图(截止分辨率为131p/mm)； 图8是本技术提供的手持型长波红外连续变焦镜头的焦距为40mm时的象散畸变图； 图9是本技术提供的手持型长波红外连续变焦镜头的焦距为20mm时的光学系统图； 图10是本技术提供的手持型长波红外连续变焦镜头的焦距为20mm时的点列图； 图11是本技术提供的手持型长波红外连续变焦镜头的焦距为20mm时的光学传递函数图(截止分辨率为131p/mm)； 图12是本技术提供的手持型长波红外连续变焦镜头的焦距为20mm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，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17 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60mm，40mm和20mm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；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13.61mm ;补偿组130即第三透镜，为双凸形的正透镜，材料为锗单晶，S5表面为非球面。该透镜是移动镜片，当变倍组镜片移动时，补偿组镜片做相应的移动从而保证像面位置不变，移动曲线为直线，总移动行程11.33mm;后固定组150即第四透镜，为凸面朝向像方的弯月形负透镜，材料为锗单晶，S8表面为衍射非球面。调焦组160即第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种手持型长波红外连续变焦镜头，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13.61mm； 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11.33mm； 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