一种短波红外镜头制造技术

本实用新型专利技术提供了一种短波红外镜头，镜片数目少，通过较小的体积和重量实现高质量成像。本实用新型专利技术通过对各组份组成进行设计，通过较少的镜片实现25.6mm～90.6mm，3.5倍光学变焦需求，同时实现较高的系统透过率和较高的分辨率，最终满足MTF≥0.55@30lp/mm；在较小的体积和重量下，实现l/f＜1.44。

A short wave infrared lens

【技术实现步骤摘要】
一种短波红外镜头
本技术涉及光学镜头
，具体涉及一种短波红外镜头。
技术介绍
所有利用红外辐射成像的技术都是红外成像技术，包括被动红外成像技术和主动红外成像技术，其中，没有人工红外光源照明、只依靠接收景物自身发射的红外辐射信号成像的技术是被动红外成像技术。被动红外成像技术包括热成像和短波红外成像两种，其中热成像是指接收景物发射长波红外成像与接收景物发射中波红外成像；短波红外成像是指接收景物反射短波红外成像，当目标的温度升高到能发射足够强的短波红外辐射时，短波红外成像又变成既接收目标自身发射，又接收景物反射的短波红外辐射，其中短波红外辐射是指波长为0.76μm～3μm的红外辐射，其主要来源有自然环境反射、高温物体主动辐射及人造短波红外光源。短波红外成像包含特定的光谱辐射信息，可以获得更多的图像细节，可以提供可见光、微光夜视、中波以及长波红外成像所不能提供的信息。在透雾能力方面，与可见光相比，近红外光传输受雾霾、空气中的尘埃衰减损耗小，透雾能力更强。可见，短波红外成像填补了微光夜视和中波红外成像之间的光谱空缺，实现在三个大气红外透射窗口的“无缝隙探测”，对在红外波段全面获取目标的信息具有重要意义。短波红外成像的应用领域非常广泛，不仅可以用于夜视、侦察与监视、遥感、红外成像制导及光电对抗等军事领域，还可用于光谱学、无损检测、工业多光谱成像分析、资源遥感、红外天文学、交通、风切变探测、医疗以及公安等领域是一项很实用的军民两用技术，随着红外热像仪在新领域的应用，未来这种装置将渗透到国民经济生活的各个领域，民用领域的红外热像仪市场极有可能出现爆发性增长，未来民用潜在需求市场高达上千亿美元。现有的短波红外镜头采用的镜片数目较多，整体长度较长，不能适用于对镜头体积和重量有需求的设备。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供了一种短波红外镜头，镜片数目少，通过较小的体积和重量实现高质量成像。为实现上述目的，本技术的一种短波红外镜头，包括前组、变倍组、补偿组以及后组，前组包括前组胶合镜和前组单透镜；变倍组包括变倍单透镜和变倍胶合镜；补偿组包括补偿单透镜和补偿胶合镜；其中，前组单透镜为n≤1.49且色散系数γ≥81的镜片；变倍单透镜为弯向像面方向的负透镜；前组胶合镜、变倍胶合镜以及补偿胶合镜中均包括一片折射率n≥1.9且色散系数γ≤21的镜片以及一片折射率1.67≤n＜1.9的镜片；其中，前组胶合镜的前片为折射率n≥1.9且色散系数γ≤21的镜片；后组包括一片n≤1.49且色散系数γ≥81的镜片以及一片折射率n≥1.9且色散系数γ≤21的镜片，折射率n≥1.9且色散系数γ≤21的镜片弯向像面。其中后组的前方设有可变孔径光阑。其中前组前设有球罩。其中，前组单透镜采用萤石或H-FK61玻璃。其中，前组胶合镜采用重火石类ZF62玻璃和镧火石类LaF5玻璃组合。其中，变倍单透镜采用重火石玻璃。其中，补偿胶合镜采用镧冕玻璃和重火石玻璃组合。其中，后组包括后组一镜、后组二镜、后组三镜和后组四镜；后组一镜采用氟化物玻璃；后组二镜采用氟冕玻璃，后组三镜采用重火石玻璃；后组四镜采用氟冕玻璃；后组一镜背向像面，后组三镜弯向像面。有益效果：1.本技术通过对各组份组成进行设计，通过较少的镜片实现25.6mm～90.6mm，3.5倍光学变焦需求，同时实现较高的系统透过率和较高的分辨率，最终满足MTF≥0.55@30lp/mm；在较小的体积和重量下，实现l/f＜1.44；2.本技术主要设计波段为0.9μm～1.7μm，有利于透雾和夜间使用；3.本技术满足光电桅杆回转头对体积和重量的需求，可以满足直径180mm光电桅杆使用；4.本技术通过无热化设计，确保产品-40℃～60℃使用温度范围内成像质量。附图说明图1为本技术连续变焦短波红外镜头组份示例；图2为本技术连续变焦短波红外镜头短焦示例；图3为本技术连续变焦短波红外镜头中焦示例；图4为本技术连续变焦短波红外镜头长焦示例；图5为本技术连续变焦短波红外镜头短焦MTF示例；图6为本技术连续变焦短波红外镜头中焦MTF示例；图7为本技术连续变焦短波红外镜头长焦MTF示例。具体实施方式下面结合图并举实施例，对本技术进行详细描述。短波红外镜头由于波长的特殊关系，介于可见光和中波红外之间，可用的光学材料相对于可见光系统少，其波段导致其衍射极限较可见光要高，并且红外系统需要考虑其热膨胀的影响。所以在短波红外镜头设计时，需要综合考虑结构形式的选项、材料的组合应用、像差的校正以及体积的控制等。另外，光学系统色差校正的重要手段之一就是利用光学材料的不同色散性能进行合理的光焦度分配，通常情况下，透射式光学系统由若干个正光焦度和负光焦度的镜片组成，在可见光波段进行色差校正时往往用色散小的冕牌玻璃作正透镜，色散大的火石玻璃作负透镜，但这两种类型的玻璃在短波红外波段其色散特性发生变化，采用这种方法不能有效地校正色差。本实施例的一种短波红外镜头，如图1所示，包括前组1、变倍组2、补偿组3以及后组4，后组4的前方设有可变孔径光阑。短波红外镜头选取InGaAs探测器敏感波段0.9μm～1.7μm作为光学系统设计波段，焦距设计值为25.6mm～90.6mm，相对孔径设计值为1/4，探测器分辨率为640×512，像元大小为17μm，系统机械总长为100mm。如图2～图4所示该连续变焦短波红外系统的短焦、中焦、长焦光路图，包括球罩0、前组1、变倍组2、补偿组3以及后组4。为减少镜片数目，通过较小的体积和重量实现高质量成像。前组1包括前组胶合镜1-2和前组单透镜1-3；变倍组2包括变倍单透镜2-4和变倍胶合镜2-5；补偿组3包括补偿单透镜3-6和补偿胶合镜3-7；其中，前组单透镜1-3为n≤1.49且色散系数γ≥81的镜片；变倍单透镜2-4为弯向像面方向的负透镜；前组胶合镜1-2、变倍胶合镜2-5以及补偿胶合镜3-7中均包括一片折射率n≥1.9且色散系数γ≤21的镜片以及一片折射率1.67≤n＜1.9的镜片；其中，前组胶合镜1-2的前片为折射率n≥1.9且色散系数γ≤21玻璃的镜片；后组4包括一片n≤1.49且色散系数γ≥81的镜片以及一片折射率n≥1.9且色散系数γ≤21的镜片，且射率n≥1.9且色散系数γ≤21的镜片弯向像面。前组1为前组胶合镜1-2和前组单透镜1-3的组合。本实施例中，前组胶合镜1-2采用重火石类玻璃ZF62和镧火石类玻璃LaF5组合，用于消色差，同时提高了前组的光焦度承担能力；前组单透镜1-3采用萤石或玻璃H-FK61，有效降低光学系统的二级光谱等像差。变倍组2为变倍单透镜2-4和变倍胶合镜2-5的组合。本实施例中，变倍单透镜2-4采用高折射率低色散的重火石玻璃，变倍胶合镜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种短波红外镜头，包括前组(1)、变倍组(2)、补偿组(3)以及后组(4)，其特征在于，前组(1)包括前组胶合镜(1-2)和前组单透镜(1-3)；变倍组(2)包括变倍单透镜(2-4)和变倍胶合镜(2-5)；补偿组(3)包括补偿单透镜(3-6)和补偿胶合镜(3-7)；/n其中，前组单透镜(1-3)为n≤1.49且色散系数γ≥81的镜片；/n变倍单透镜(2-4)为弯向像面方向的负透镜；/n前组胶合镜(1-2)、变倍胶合镜(2-5)以及补偿胶合镜(3-7)中均包括一片折射率n≥1.9且色散系数γ≤21的镜片以及一片折射率1.67≤n＜1.9的镜片；其中，前组胶合镜(1-2)的前片为折射率n≥1.9且色散系数γ≤21的镜片；/n后组(4)包括一片n≤1.49且色散系数γ≥81的镜片以及一片折射率n≥1.9且色散系数γ≤21的镜片，折射率n≥1.9且色散系数γ≤21的镜片弯向像面。/n

【技术特征摘要】
1.一种短波红外镜头，包括前组(1)、变倍组(2)、补偿组(3)以及后组(4)，其特征在于，前组(1)包括前组胶合镜(1-2)和前组单透镜(1-3)；变倍组(2)包括变倍单透镜(2-4)和变倍胶合镜(2-5)；补偿组(3)包括补偿单透镜(3-6)和补偿胶合镜(3-7)；
其中，前组单透镜(1-3)为n≤1.49且色散系数γ≥81的镜片；
变倍单透镜(2-4)为弯向像面方向的负透镜；
前组胶合镜(1-2)、变倍胶合镜(2-5)以及补偿胶合镜(3-7)中均包括一片折射率n≥1.9且色散系数γ≤21的镜片以及一片折射率1.67≤n＜1.9的镜片；其中，前组胶合镜(1-2)的前片为折射率n≥1.9且色散系数γ≤21的镜片；
后组(4)包括一片n≤1.49且色散系数γ≥81的镜片以及一片折射率n≥1.9且色散系数γ≤21的镜片，折射率n≥1.9且色散系数γ≤21的镜片弯向像面。


2.如权利要求1所述的短波红外镜头，其特征在于，后组(4)的前方设有可变孔径光阑。


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【专利技术属性】
技术研发人员：周隆梅，耿亚光，曹雪娇，
申请(专利权)人：河北汉光重工有限责任公司，
类型：新型
国别省市：河北;13