一种高透过率中波红外变焦镜头制造技术

本实用新型专利技术的高透过率中波红外变焦镜头，包括从物侧至像侧沿光轴依次分布的前固定组、变倍组、补偿组、第一后固定组、第二后固定组以及探测器，特征在于：其分别采用正弯月透镜、双凹负透镜、双凸正透镜、正弯月透镜以及两个正弯月透镜；变倍组、补偿组均通过驱动机构的驱使进行前、后运动，以分别实现改变焦距和补偿像面的离焦。本实用新型专利技术的高透过率中波红外变焦镜头，通过变倍组、补偿组的变焦和补偿运动，既实现了较大变倍（20倍）比，由于透镜数目（6片）较少，又保证了整个镜头系统具有较高的透过率，提高了中波红外成像的图像质量，结构紧凑，有温度补偿功能，易于装调和组装。

High transmittance medium wave infrared zoom lens

The utility model has a high transmittance of infrared zoom lens, including the object side to the image side front group and are distributed along the optical axis of the zoom group, the first group, after the fixed compensation group and second fixed group and the detector is characterized respectively by positive meniscus lens, negative biconcave lens, positive biconvex lens two, positive meniscus lens and a positive meniscus lens; zoom group, compensation groups through the drive mechanism driven by movement before and after, to realize changing the focal length and image plane defocus compensation. The utility model has a high transmittance of infrared zoom lens, zoom zoom and compensating motion group, compensation group, not only can realize large zoom ratio (20 times), the number of lens (6) is less, but also ensure the entire lens system has high transmittance, improves the image quality of wave infrared imaging has the advantages of compact structure, has the function of temperature compensation, easy assembly and assembly.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种高透过率中波红外变焦镜头，更具体的说，尤其涉及一种应用于制冷红外光学成像系统上的高透过率中波红外变焦镜头。
技术介绍
中波红外制冷型红外探测器虽然价格昂贵，但是其相对长波非制冷红外探测器有较好的NETD(NEDT为噪声等效温差，是判别探测器以及热像仪性能的重要指标)。长波非制冷红外探测器NETD一般从50mk-120mk不等，中红制冷型红外探测器NETD一般从10mk-25mk不等。因此，中波红外热像仪在军事，海防等重要领域，有着不可替代的作用。在中波制冷型红外热像仪中镜头非常重要，但是目前中波红外变焦镜头中，都使用了8片，9片甚至更多片的透镜，由于受制于目前国内的镀膜工艺，每增加一片透镜，整个镜头的透过率降低，导致整个红外热像仪的性能下降。在中国专利文献CN1482647B公开的一种大变倍比中波红外连续变焦镜头采用8片透镜，还有中国专利文献CN105445934A公开的一种紧凑型切换式三视场中波红外光学系统使用了12片透镜，通过以上描述可知，透镜少，高透过率的中波红外变焦镜头设计是一个难题。
技术实现思路
本技术为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种可减少透镜使用数量的高透过率中波红外变焦镜头。本技术的高透过率中波红外变焦镜头，包括从物侧至像侧沿光轴依次分布的前固定组、变倍组、补偿组、第一后固定组、第二后固定组以及探测器，探测器设置于探测器焦平面上；其特征在于：所述前固定组为凸面朝向物侧的正弯月透镜，变倍组为双凹负透镜，补偿组为双凸正透镜，第一后固定组为凸面朝向物侧的正弯月透镜，第二后固定组由第一透镜和第二透镜组成，第一透镜、第二透镜均为凸面朝向物侧的正弯月透镜；变倍组、补偿组均通过驱动机构的驱使进行前、后运动，以分别实现改变焦距和补偿像面的离焦；在镜头由广角至长焦变化过程中，变倍组与前固定组之间的距离、补偿组与第一后固定组之间的距离均逐渐增大。本技术的高透过率中波红外变焦镜头，所述前固定组、变倍组、补偿组、第一后固定组、第一透镜、第二透镜分别具有正、负、正、正、正、正的屈光度。本技术的高透过率中波红外变焦镜头，第二透镜至探测器焦平面之间依次设置有探测器窗口和冷光阑。本技术的高透过率中波红外变焦镜头，设前固定组的焦距为f1、变倍组的焦距为f2、第二后固定组的焦距为f4，其满足如下不等式组：f1/ft<-5f2/ft>0.2-0.3<f4/ft<-0.1]]>其中，ft为镜头处于长焦状态时所具有的焦距。本技术的高透过率中波红外变焦镜头，记前固定组、变倍组、补偿组、第一后固定组、第一透镜、第二透镜的透镜序号分别为1、2、3、4、5、6，从物侧至像侧其曲面分别标记为S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12，S1至S12相邻两曲面的距离分别为12mm、D1mm、4mm、D2mm、5mm、D3mm、4mm、80.10mm、7mm、15.40mm、5mm，S12到探测器焦平面的距离为24.5mm，镜头由广角至长焦变化的过程中，D1从31.40到106.20之间变化，D2从117.4至14.55之间变化，D3从17.20至45.25之间变化。本技术的高透过率中波红外变焦镜头，所述第一后固定组和第二透镜为硅材料，前固定组、变倍组、补偿组和第一透镜均为锗材料；曲面S3和曲面S6均为偶次非球面，偶次非球面通过如下公式来确定：z=cr21+1-(1+k)c2r2+α4r4+α6r6+α8r8]]>其中，其中，k为非球面的圆锥系数，α4、α6、α8为非球面的4次、6次、8次系数；r为非球面上距离光轴垂直方向上的高度，z为非球面上距离透镜中心水平方向上的距离；对于偶次非球面S3，k、α4、α6、α8分别取-0.85、1.53×10-7、-2.4×10-10、2.87×10-13；对于偶次非球面S6，k、α4、α6、α8分别取1.2、1.26×10-7、-1.8×10-10、3.03×10-13。本技术的高透过率中波红外变焦镜头，所述曲面S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12的曲率半径分比为201.653mm、350.275mm、-306.83mm、208.55mm、602.16mm、-249.83mm、89.25mm、100.19mm、66.32mm、114.50mm、54.42mm、69.06mm。本技术的有益效果是：本技术的高透过率中波红外变焦镜头，通过在物侧至像侧沿光轴依次设置前固定组、变倍组、补偿组、第一后固定组以及由第一透镜和第二透镜组成的第二后固定组，且其分别采用正弯月透镜、双凹负透镜、双凸正透镜、负弯月透镜、正弯月透镜、正弯月透镜，通过变倍组、补偿组的变焦和补偿运动，既实现了较大变倍(20倍)比，由于透镜数目(6片)较少，又保证了整个镜头系统具有较高的透光率，提高了中波红外成像的图像质量。本技术能够通过选取和排列6片透镜，就能实现20倍的变倍比，同时具有很高的透过率，结构紧凑，有温度补偿功能，易于装调和组装。附图说明图1为本技术的高透过率中波红外变焦镜头长焦端的结构示意图；图2为本技术的高透过率中波红外变焦镜头中焦端的结构示意图；图3为本技术的高透过率中波红外变焦镜头广角端的结构示意图；图4为本技术的镜头处于长焦端的调制传递函数MTF图；图5为本技术的镜头处于中焦端的调制传递函数MTF图；图6为本技术的镜头处于广角端的调制传递函数MTF图。图中：1前固定组，2变倍组，3补偿组，4第一后固定组，5第一透镜，6第二透镜，7探测器窗口，8冷光阑，9探测器焦平面。具体实施方式下面结合附图与实施例对本技术作进一步说明。如图1、图2和图3所示，分别给出了本技术的高透过率中波红外变焦镜头长焦端、中焦段和广角端的结构示意图，其由从物侧至像侧沿光轴依次分布的前固定组1、变倍组2、补偿组3、第一后固定组4、第二后固定组和探测器组成，第二后固定组由第一透镜5和第二透镜6组成，前固定组1由凸面朝向物侧的正弯月透镜构成，以实现对不同距离的目标进行聚焦；变倍组2采用双凹负透镜，用于改变系统的焦距，补偿组3采用双凸正透镜，用于对远近不同的物体聚焦清楚，对远近不同的物体聚焦清楚，并可以在一定温度变化范围内补偿像面的离焦；第一后固定组4采用凸面朝向物侧的正弯月透镜，用于实现系统的像差平衡；第二后固定组中的第一透镜5和第二透镜6均采用凸面朝向物侧的正弯月透镜。第二透镜6至探测器焦平面9之间依次设置有探测器窗口7和冷光阑8。变倍组2和补偿组3通过驱动机构的驱使进行前、后运动，以分别实现改变焦距和补偿像面的离焦，如采用凸轮机构进行驱动。在镜头由广角至长焦变化过程中，变倍组2与前固定组1之间的距离、补偿组3与第一后固定组4之间的距离均逐渐增大，变倍组2与补偿组3之间的距离逐渐变小。通过变倍组2和补偿组3的运动，可实现较大变倍(20倍)比，由于采用了较少数目的透镜(6片)，保证了整个透镜的高透过率。前固定组1、变倍组2、补偿组3、第一后固定组4、第一透镜5、第二透镜6的屈光度分别为正、负、正、正、正、正，变倍组2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高透过率中波红外变焦镜头，包括从物侧至像侧沿光轴依次分布的前固定组(1)、变倍组(2)、补偿组(3)、第一后固定组(4)、第二后固定组以及探测器，探测器设置于探测器焦平面(9)上；其特征在于：所述前固定组为凸面朝向物侧的正弯月透镜，变倍组为双凹负透镜，补偿组为双凸正透镜，第一后固定组为凸面朝向物侧的正弯月透镜，第二后固定组由第一透镜(5)和第二透镜(6)组成，第一透镜、第二透镜均为凸面朝向物侧的正弯月透镜；变倍组、补偿组均通过驱动机构的驱使进行前、后运动，以分别实现改变焦距和补偿像面的离焦；在镜头由广角至长焦变化过程中，变倍组与前固定组之间的距离、补偿组与第一后固定组之间的距离均逐渐增大。

【技术特征摘要】
1.一种高透过率中波红外变焦镜头，包括从物侧至像侧沿光轴依次分布的前固定组(1)、变倍组(2)、补偿组(3)、第一后固定组(4)、第二后固定组以及探测器，探测器设置于探测器焦平面(9)上；其特征在于：所述前固定组为凸面朝向物侧的正弯月透镜，变倍组为双凹负透镜，补偿组为双凸正透镜，第一后固定组为凸面朝向物侧的正弯月透镜，第二后固定组由第一透镜(5)和第二透镜(6)组成，第一透镜、第二透镜均为凸面朝向物侧的正弯月透镜；变倍组、补偿组均通过驱动机构的驱使进行前、后运动，以分别实现改变焦距和补偿像面的离焦；在镜头由广角至长焦变化过程中，变倍组与前固定组之间的距离、补偿组与第一后固定组之间的距离均逐渐增大。2.根据权利要求1所述的高透过率中波红外变焦镜头，其特征在于：所述前固定组(1)、变倍组(2)、补偿组(3)、第一后固定组(4)、第一透镜(5)、第二透镜(6)分别具有正、负、正、正、正、正的屈光度。3.根据权利要求1或2所述的高透过率中波红外变焦镜头，其特征在于：第二透镜(6)至探测器焦平面(9)之间依次设置有探测器窗口(7)和冷光阑(8)。4.根据权利要求1或2所述的高透过率中波红外变焦镜头，其特征在于：设前固定组(1)的焦距为f1、变倍组(2)的焦距为f2、第二后固定组的焦距为f4，其满足如下不等式组：其中，ft为镜头处于长焦状态时所具有的焦距。5.根据权利要求1或2所述的高透过率中波红外变焦镜头，其特征在于：记前固定组(1)、变倍组(2)、补偿组(3)、第一后固定组(4)、第一透镜(5)、第二透镜(6)的透镜序号分别为1、2、3、4、5、6，从物侧至像侧其曲面分别标记为S1、S2、S3、S4...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘涛，徐仰惠，马兴才，董术永，孙大江，
申请(专利权)人：山东神戎电子股份有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37