一种长焦距长波红外连续变焦镜头制造技术

本实用新型专利技术涉及一种长焦距长波红外连续变焦镜头，包括由物方到像方沿光轴方向依次设置的前固定组、变倍组、补偿组、后固定组、调焦组以及探测器。本实用新型专利技术的优越效果在于：所述变焦镜头的全焦段光圈为1.2，并且在变焦过程中光圈恒定，拥有5.1倍变倍比，光学系统总长为260mm，最大口径175mm；结构紧凑，变焦曲线平滑，镜片最大移动量为49.2mm；变倍组和补偿组均只有一片透镜，能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。所述变焦镜头的整个变焦范围内成像质量优良，全视场的平均MTF>0.45@17lp/mm。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光学
，具体涉及一种长波红外非制冷探测器的长焦距长波红外连续变焦镜头。
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。
技术实现思路
为了克服现有技术中的缺陷，本技术的目的在于提出一种长焦距长波红外连续变焦镜头，其工作波段为8-12微米，焦距为35mm-180mm，F数为1.2，适配分辨率为640×480，像元大小为25微米的非制冷探测器，光学系统总长为260mm，最大口径为175mm。本技术所述变焦镜头是通过以下技术方案来实现的：一种长焦距长波红外连续变焦镜头，包括由物方到像方沿光轴方向依次设置的前固定组、变倍组、补偿组、后固定组、调焦组以及探测器；其中，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，所述负透镜的总移动行程为49.2mm；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，所述正透镜的总移动行程为38.7mm；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，所述正透镜的总移动行程为4.5mm；所述调焦组后侧设置探测器，包括保护窗口和像面；所述补偿组与后固定组之间设有孔径光阑，所述孔径光阑在变焦过程中保持光圈恒定。所述的技术方案优选为，所述变焦镜头满足如下参数：所述变焦镜头的有效焦距为35mm-180mm，F数为1.2，光学系统总长为260mm，适配探测器分辨率为640×480，像元大小为25μm。所述的技术方案优选为，所述变焦镜头的全视场的平均MTF>0.517lp/mm。所述的技术方案优选为，所述变焦镜头的镜片中的偶次非球面满足下列表达式：z=cr21+1-(1+k)c2r2+a2r2+a4r4+a6r6+a8r8+a10r10+a12r12]]>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，a2、a4、a6、a8、a10、a12为高次非球面系数。所述的技术方案优选为，所述变焦镜头的镜片中的奇次非球面满足下列表达式：z=cr21+1-(1+k)c2r2+a1r1+a2r2+a3r3+a4r4+a5r5+a6r6+a7r7]]>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，a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7为高次非球面系数。所述的技术方案优选为，所述变焦镜头的镜片中的衍射面满足下列表达式：Φ＝A1ρ2+A2ρ4其中，Φ为衍射面的位相，ρ＝r/rn,rn是衍射面的规划半径，A1、A2为衍射面的位相系数。所述的技术方案优选为，所述前固定组靠近物方一侧的表面镀类金刚石碳膜。所述的技术方案优选为，所述变焦镜头的水平视场角范围为：2w＝25.8°-5.1°。与现有技术相比，本技术的优越效果在于：所述变焦镜头的全焦段光圈为1.2，并且在变焦过程中光圈恒定，拥有5.1倍变倍比，光学系统总长为260mm，最大口径175mm；结构紧凑，变焦曲线平滑，镜片最大移动量为49.2mm；变倍组和补偿组均只有一片透镜，能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。所述变焦镜头的整个变焦范围内成像质量优良，全视场的平均MTF>0.4517lp/mm。附图说明图1是本技术所述长焦距长波红外连续变焦镜头的焦距为180mm时的光学系统图；图2是本技术所述长焦距长波红外连续变焦镜头的焦距为180mm时的点列图；图3是本技术所述长焦距长波红外连续变焦镜头的焦距为180mm时的光学传递函数图(截止分辨率为17lp/mm)；图4是本技术所述长焦距长波红外连续变焦镜头的焦距为180mm时的象散畸变图；图5是本技术所述长焦距长波红外连续变焦镜头的焦距为105mm时的光学系统图；图6是本技术所述长焦距长波红外连续变焦镜头的焦距为105mm时的点列图；图7是本技术所述长焦距长波红外连续变焦镜头的焦距为105mm时的光学传递函数图(截止分辨率为17lp/mm)；图8是本技术所述长焦距长波红外连续变焦镜头的焦距为105mm时的象散畸变图；图9是本技术所述长焦距长波红外连续变焦镜头的焦距为35mm时的光学系统图；图10是本技术所述长焦距长波红外连续变焦镜头的焦距为35mm时的点列图；图11是本技术所述长焦距长波红外连续变焦镜头的焦距为35mm时的光学传递函数图(截止分辨率为17lp/mm)；图12是本技术所述长焦距长波红外连续变焦镜头的焦距为35mm时的象散畸变图。附图标记说明如下：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、200-物空间、310-探测器、312-保护窗口、314-像面、S1-S10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所述变焦透镜进一步详细说明。以下是以本技术所述长焦距长波红外连续变焦镜头应用于长波非制冷型分辨率640×480、像元尺寸为25μm凝视型焦平面探测器的实施例。如附图1、5、9分别为本技术在焦距180mm，105mm和35mm时的光学系统图。如图1所示，本实施例中的变焦镜头包括由物方到像方沿光轴方向依次设置的：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以及探测器310。在本实施例中，所述前固定组110即第一透镜，为凸面朝向物方的正透镜，材料为锗单晶，S2表面为非球面。所述变倍组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；所述第二透镜是移动镜片，起到了变焦过程中变倍的作用，移动曲线为五次抛物线，总移动行程49.2mm。所述补偿组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；所述第三透镜是移动镜片，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38本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种长焦距长波红外连续变焦镜头，包括由物方到像方沿光轴方向依次设置的前固定组、变倍组、补偿组、后固定组、调焦组以及探测器；其特征在于，其中，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，所述负透镜的总移动行程为49.2mm；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，所述正透镜的总移动行程为38.7mm；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，所述正透镜的总移动行程为4.5mm；所述调焦组后侧设置探测器，包括保护窗口和像面；所述补偿组与后固定组之间设有孔径光阑，所述孔径光阑在变焦过程中保持光圈恒定。

【技术特征摘要】
1.一种长焦距长波红外连续变焦镜头，包括由物方到像方沿光轴方向依次设置的前固定
组、变倍组、补偿组、后固定组、调焦组以及探测器；其特征在于，其中，
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，
所述负透镜的总移动行程为49.2mm；
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，
所述正透镜的总移动行程为38.7mm；
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，所述正透镜的总移动行程为4.5mm；
所述调焦组后侧设置探测器，包括保护窗口和像面；所述补偿组与后固定组之间设有孔
径光阑，所述孔径光阑在变焦过程中保持光圈恒定。
2.根据权利要求1所述的一种长焦距长波红外连续变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜
头满足如下参数：所述变焦镜头的有效焦距为35mm-180mm，F数为1.2，光学系统总长为260mm，
适配探测器分辨率为640×480，像元大小为25μm。
3.根据权利要求1或2所述的一种长焦距长波红外连续变焦镜头，其特征在于，所述变
焦镜头的全视场的平均MTF>0.517lp/mm。
4.根据权利要求1或2所述的一种长焦距长波红外连...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘自强，王希杰，蔡文苑，
申请(专利权)人：三河市蓝思泰克光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：河北;13