一种中波制冷型双视场红外光学镜头制造技术

本实用新型专利技术公开了一种中波制冷型双视场红外光学镜头，所述镜头光学系统中沿光线从物侧向像侧的入射方向依次设有具有正光焦度的前固定组，为一片凸面朝向物方的弯月形硅正透镜；具有负光焦度的变倍组，为一片凸面朝向物方的弯月形锗负透镜，用于切换视场；具有正光焦度的第一后固定组，为一片凸面朝向物方的弯月形硅正透镜；具有负光焦度的第二后固定组，为一片凸面朝向物方的弯月形锗负透镜组成。该光学系统可在40/100mm两个视场内内成像质量良好，并能够实现焦距快速切换。

Medium wave refrigeration type dual field of view infrared optical lens

The utility model discloses a wave refrigeration type dual field of view infrared optical lens, the lens in the optical system along the light from the lateral side are arranged like the incident direction with the front fixing lens of positive optical power, a meniscus shaped silicon convex toward the object side of the lens with negative optical zoom group; the focal length of the meniscus, germanium is a negative lens convex toward the object side, for switching field; have a positive refractive power after the first fixed group, meniscus silicon is a convex toward the object side of the lens has a negative refractive power; the second fixed group, composed of a crescent moon a convex shaped germanium negative lens toward the object side. The optical system in the 40/100mm two field of view within the imaging quality is good, and can achieve fast switching focus.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光学
，尤其涉及一种中波制冷型双视场红外光学镜头。
技术介绍
红外成像系统凭借抗干扰能力强，可全天工作等优点，已被广泛应用于目标探测和跟踪识别等领域，而制冷型探测器的探测度要比非制冷型高出1～2个数量级，在某些应用中，希望拥有高的探测度，能够同时实现探测和识别的功能。由于制冷探测器冷光阑在后，如果使用连续变焦，制造成本比较高，视场切换过程比较慢，所以需要一种能够同时兼顾短焦探测，长焦识别，能够实现快速视场切换、制造成本合适的镜头。
技术实现思路
为实现上述目的，本技术提供了一种中波制冷型双视场红外光学镜头，能够同时兼顾短焦探测、长焦识别，能够实现快速视场切换、制造成本合适，其技术方案如下所述：一种中波制冷型双视场红外光学镜头，从物方到像方依次包括前固定组、变倍组、第一后固定组、第二后固定组；所述前固定组，具有正屈光度，对光进行汇聚，包括一片凸面朝向物侧的弯月形硅正透镜；所述变倍组，具有负屈光度，用于焦距的切换，包括一片凸面朝向物侧的弯月形锗负透镜；所述第一后固定组，具有正屈光度，包括一片凸面朝向物方的弯月形硅 正透镜；所述第二后固定组，具有负屈光度，包括一片凸面朝向物侧的弯月形锗负透镜。所述变倍组的第一面为高次非球面。所述第二后固定组的第二面采用高次非球面。所述中波制冷型双视场红外光学镜头的工作波段为3～5μm。所述中波制冷型双视场红外光学镜头的F数为4。其中，F/#指镜头的直径和焦距的比值，是光学专业术语，没有单位。所述中波制冷型双视场红外光学镜头适配分辨率640×512、像元大小15μm的中波制冷探测器。该光学系统可在40/100mm两个视场内内成像质量良好，并能够实现焦距快速切换。附图说明图1是本技术窄视场、长焦距光路图；图2是本技术宽视场、短焦距光路图；图3是本技术窄视场、长焦距弥散斑图；图4是本技术宽视场、短焦距弥散斑图；图5是本技术窄视场、长焦距光学传递函数图，截止分辨率为20llp/mm；图6是本技术宽视场、短焦距光学传递函数图，截止分辨率为20llp/mm；图7是本技术窄视场、长焦距象散畸变图；图8是本技术宽视场、短焦距象散畸变图；其中，110-物空间，L1-前固定组，L2-变倍组，L3-第一后固定组，L4-第二后固定组,111-第一探测器保护窗口，112-冷光阑，113-第二探测器保 护窗口，114-像面，S1～S8为透镜各个表面。具体实施方式本技术从物方到像方依次设置第一弯月正透镜L1，第二弯月负透镜L2，第三弯月正透镜L3，第四弯月正透镜L4，第一探测器保护窗口111，冷光阑112，第二探测器保护窗口113和像面114，第二负透镜可沿轴向在第一透镜L1和第三透镜L3之间移动，分别构成窄视场光路和宽视场光路。光学系统处于短焦时，外界辐射通过前固定组、变倍组、后固定组汇聚到探测器焦平面上；光学系统处于长焦时，外界辐射通过前固定组、变倍组、后固定组汇聚到探测器焦平面上。本技术提供的中波制冷型双视场红外光学镜头，采用高次非球面改善系统像质，采用GE和SI两种材料进行色差的矫正。并满足如下参数：所述中波制冷型双视场红外光学镜头的有效焦距EFL＝40/100mm，F数＝4，光学系统总长＝119mm，适配探测器分辨率640×512，像元大小15μm。以下结合附图，通过实施例对本技术做进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本技术，并不仅限于本技术。图1、图2分别为本技术在焦距100，和40mm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L1、负光焦度的变倍组L2、正光焦度的后固定组L3、L4组成。前固定组L1即第一透镜，为凸面朝向物方的正透镜，材料为硅单晶，该片镜片口径大，因此不使用非球面；变倍组L2即第二透镜，为凸面朝向物方的负透镜，材料为锗单晶，S3 表面为高次非球面。该透镜是移动镜片，起到了变倍和调焦的作用，总移动行程28.9mm；第一后固定组L3即第三透镜，为凸面朝向物方的正透镜，材料为硅单晶；第二后固定组L4即第四透镜，为凸面朝向物方的弯月形正透镜，材料为锗单晶，S8表面为高次非球面。光线经过探测器保护窗口1-111，光阑-112，保护窗口2-113，最后成像在像面114，分辨率为640×480，像元大小15μm。以上四片透镜中，第一透镜S1表面镀类金刚石碳膜，因为该表面外露，需要镀类金刚石碳膜碳膜起保护性作用，其余S2～S8表面均镀增透膜。表1为本技术在焦距100mm，40mm时的光学结构参数：表1以上4片透镜中提及的非球面，均为偶次非球面，其表达式如下： z = cr 2 1 + 1 - ( 1 + k ) c 2 r 2 + α 2 r 4 + α 3 r 6 + α 4 r 8 + α 5 r 10 + α 6 r 12 ]]>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、α6为高次非 球面系数。表2为表面S5的非球面系数：表2表面 S3 -3.43873e-007 4.3809e-09 -2.71740e-011 1.53114e-014 -6.81480e-017 S8 8.3355E-006 4.288E-008 -1.52051E-009 2.25823E-11 -1.34323E-13 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术而并非限制本技术所描述的技术方案。因此，尽管本说明书参照上述的实施例对本技术已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本技术进行修改或等同替换；而一切不脱离本技术的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本技术的权利要求范围当中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中波制冷型双视场红外光学镜头，其特征在于，从物方到像方依次包括前固定组、变倍组、第一后固定组、第二后固定组；所述前固定组，具有正屈光度，对光进行汇聚，包括一片凸面朝向物侧的弯月形硅正透镜；所述变倍组，具有负屈光度，用于焦距的切换，包括一片凸面朝向物侧的弯月形锗负透镜；所述第一后固定组，具有正屈光度，包括一片凸面朝向物方的弯月形硅正透镜；所述第二后固定组，具有负屈光度，包括一片凸面朝向物侧的弯月形锗负透镜。

【技术特征摘要】
1.一种中波制冷型双视场红外光学镜头，其特征在于，从物方到像方依次包括前固定组、变倍组、第一后固定组、第二后固定组；所述前固定组，具有正屈光度，对光进行汇聚，包括一片凸面朝向物侧的弯月形硅正透镜；所述变倍组，具有负屈光度，用于焦距的切换，包括一片凸面朝向物侧的弯月形锗负透镜；所述第一后固定组，具有正屈光度，包括一片凸面朝向物方的弯月形硅正透镜；所述第二后固定组，具有负屈光度，包括一片凸面朝向物侧的弯月形锗负透镜。2.根据权利要求1所述的中波制冷型双视场红外光学镜头，其特征在于，所述变倍组的第一面为高...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘自强，刘佳伟，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