一种长波红外手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手动连续变焦镜头，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～90mm范围内连续变焦，同时F数保持恒定为1.4，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手动连续变焦镜头，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～90mm范围内连续变焦，同时F数保持恒定为1.4，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】一种长波红外手动连续变焦镜头
本技术属于光学
，涉及一种用于长波红外非制冷探测器的长波红外手动连续变焦镜头。
技术介绍
近年来红外技术应用越来越广泛的原因之一，是长波红外非制冷探测器的性能越来越强，同时价格也越来越便宜，因此广泛的进入到民用领域当中。由于红外信号能量弱，探测器性能有限，因此必须有大光圈(F1.0)的镜头才能收集到足够的能量，否则成像对比度很差；而近年来随着技术的提高，在光圈较小的情况下(F1.4)也可以有非常好的成像效果。特别是红外连续变焦镜头，这样就可以大大的缩小镜头的体积和重量。因此急需一批配合小光圈探测器使用的连续变焦镜头。
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手动连续变焦镜头。其工作波段为8?12微米，焦距为30mm?90mm，F数为1.4，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178mm，最大口径85mm。 为了实现上述目的，本技术采用的技术方案为: 一种长波红外手动连续变焦镜头，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25.53mm ； 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，所述镜头的总移动行程12.75mm ； 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。 所述镜头的水平视场角范围为:2w = 35.5°?1.8°。 所述镜头满足如下参数: 所述镜头的有效焦距EFL = 30?90mm, F数=1.4,光学系统总长=178mm,适配探测器分辨率640 X 480，像元大小25 μ m。 所述镜头的全视场的平均MTF>0.45@201p/mm。 所述镜头的镜片中的非球面满足下列表达式: 「00171 z =.............................................................................+ a2?'4 + asre + g4ra +g5ra0 + g6r12 I+ y I — {I + kjc2?'2 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 = !■/!■11，1'11是衍射面的规划半径，A1, A2为衍射面的位相系数。本技术的有益效果为:拥有4倍变倍比，光学系统总长为178mm，最大口径85mm。结构紧凑，变焦曲线平滑，镜片最大移动量为25.53mm。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MTFX).45020Ip/mmD 【专利附图】【附图说明】 图1是本技术提供的长波红外手动连续变焦镜头的焦距为90mm时的光学系统图； 图2是本技术提供的长波红外手动连续变焦镜头的焦距为90mm时的点列图； 图3是本技术提供的长波红外手动连续变焦镜头的焦距为90mm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手动连续变焦镜头的焦距为90mm时的象散畸变图； 图5是本技术提供的长波红外手动连续变焦镜头的焦距为60_时的光学系统图； 图6是本技术提供的长波红外手动连续变焦镜头的焦距为60mm时的点列图； 图7是本技术提供的长波红外手动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2011p/mm)； 图8是本技术提供的长波红外手动连续变焦镜头的焦距为60mm时的象散畸变图； 图9是本技术提供的长波红外手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手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手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手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90mm、60mm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150、正光焦度的调焦组160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25.53mm ;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12.75mm ;后固定组150即第四透镜，为凸面朝向像方的弯月形负透镜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种长波红外手动连续变焦镜头，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25.53mm； 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，所述镜头的总移动行程12.75mm； 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，孔超，夏日辉，
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