本申请提供一种高变倍比长波红外连续变焦镜头，镜片由物方到像方依次包括：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单晶正透镜，两面均为球面；具有负光焦度的变倍组，为一片双凹形锗单晶负透镜，其朝向物方的一侧为非球面；具有正光焦度的补偿组，为一片双凸形锗单晶正透镜，其朝向物方的一侧为衍射面，朝向像方的一侧为非球面；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单晶正透镜，其凹面为非球面；具有正光焦度的调焦组，为一片凸面朝向物方的弯月形锗单晶正透镜，其凹面为非球面。本申请采用五片镜片，具有9倍变倍比，能在较大范围内实现连续变焦，并且在整个变焦范围内成像质量优良。且在整个变焦范围内成像质量优良。且在整个变焦范围内成像质量优良。
【技术实现步骤摘要】
一种高变倍比长波红外连续变焦镜头
[0001]本申请涉及光学
，尤其涉及一种高变倍比长波红外连续变焦镜头。
技术介绍
[0002]随着红外光学技术的快速发展，连续变焦镜头已广泛应用安防监控、搜索跟踪、森林防火等领域，变焦光学系统相比定焦光学系统更具灵活性，可根据应用场景及目标距离选择合适的倍率进行观测，在大范围成像的基础上，同时实现远距离目标搜索与小视场高精度跟踪识别的功能，切换视场过程可保证目标不丢失。近年非制冷红外探测器的发展迅速，相比制冷型探测器具有体积小，成本低，可靠性好等特点，高分辨率，高灵敏度，大尺寸的探测器已为应用趋势，同时对红外镜头尤其是连续变焦镜头的设计提出了更高的性能要求。为适配高分辨率红外探测器，实现切换视场过程保持目标清晰，需要研发一种成像质量好、变倍比高的红外长波连续变焦镜头。
技术实现思路
[0003]本申请的目的是针对以上问题，提供一种高变倍比长波红外连续变焦镜头。
[0004]本申请提供一种高变倍比长波红外连续变焦镜头，所述镜头中设置的镜片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；
[0005]所述前固定组，包括第一透镜；所述第一透镜具有正光焦度，为一片凸面朝向物方的弯月形锗单晶正透镜，其两面均为球面；
[0006]所述变倍组，包括第二透镜；所述第二透镜具有负光焦度，为一片双凹形锗单晶负透镜，其朝向物方的一侧为非球面；所述第二透镜的总移动行程为59.1mm；
[0007]所述补偿组，包括第三透镜；所述第三透镜具有正光焦度，为一片双凸形锗单晶正透镜，其朝向物方的一侧为衍射面，朝向像方的一侧为非球面；所述第三透镜的总移动行程为41.74mm；
[0008]所述后固定组，包括第四透镜；所述第四透镜具有负光焦度，为一片凸面朝向像方的弯月形锗单晶正透镜，其凹面为非球面；
[0009]所述调焦组，包括第五透镜；所述第五透镜具有正光焦度，为一片凸面朝向物方的弯月形锗单晶正透镜，其凹面为非球面；所述第五透镜的总移动行程为4.28mm；
[0010]所述探测器，为长波非制冷探测器，包括保护窗口和像面。
[0011]根据本申请某些实施例提供的技术方案，所述镜头满足如下参数：
[0012]所述镜头的有效焦距EFL＝25～225mm，F数＝0.96～1.5，光学系统总长＝ 280mm，适配的探测器分辨率为1280
×
1024，像元大小为12μm。
[0013]根据本申请某些实施例提供的技术方案，所述镜头的水平视场角范围为：2w＝34.2
°
～3.9
°
。
[0014]根据本申请某些实施例提供的技术方案，所述镜头的镜片中的非球面满足下列表达式：
[0015][0016]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。
[0017]根据本申请某些实施例提供的技术方案，所述镜头的镜片中的衍射面满足下列表达式：
[0018]Φ＝A1ρ2+A3ρ6[0019]其中，Φ为衍射面的位相，ρ＝r/r
n
，r
n
是衍射面的规划半径，A1、A3为衍射面的位相系数。
[0020]根据本申请某些实施例提供的技术方案，所述第一透镜靠近物方的表面镀类金刚石碳膜。
[0021]根据本申请某些实施例提供的技术方案，所述镜头的全视场的平均 MTF>0.3@30lp/mm。
[0022]与现有技术相比，本申请的有益效果：该长波红外连续变焦镜头，可应用于长波非制冷型分辨率为1280
×
1024、像元尺寸为12μm的凝视型焦平面探测器，其光学系统总长为280mm，最大口径为148mm，拥有9倍变倍比，变倍比高；其变焦曲线平滑，镜片最大移动量为59.1mm，能在较大范围(25mm～225mm)内实现连续变焦，其变倍组和补偿组均只采用一片透镜，在全焦段内变倍组和补偿组运动曲线平滑，可以更好地保证变焦过程中的光轴稳定性，并且在整个变焦范围内成像质量优良，可实现切换视场过程保持目标清晰。
附图说明
[0023]图1为本申请实施例提供的高变倍比长波红外连续变焦镜头的焦距为 225mm时的光学系统图；
[0024]图2为本申请实施例提供的高变倍比长波红外连续变焦镜头的焦距为 225mm时的点列图；
[0025]图3为本申请实施例提供的高变倍比长波红外连续变焦镜头的焦距为 225mm时的光学传递函数图(截止分辨率为30lp/mm)；
[0026]图4为本申请实施例提供的高变倍比长波红外连续变焦镜头的焦距为 225mm时的场曲畸变图；
[0027]图5为本申请实施例提供的高变倍比长波红外连续变焦镜头的焦距为 25mm时的光学系统图；
[0028]图6为本申请实施例提供的高变倍比长波红外连续变焦镜头的焦距为 25mm时的点列图；
[0029]图7为本申请实施例提供的高变倍比长波红外连续变焦镜头的焦距为 25mm时的光学传递函数图(截止分辨率为30lp/mm)；
[0030]图8为本申请实施例提供的高变倍比长波红外连续变焦镜头的焦距为 25mm时的场曲畸变图。
[0031]图中所述文字标注表示为：
[0032]100
‑
物空间；101
‑
保护窗口；102
‑
像面；
[0033]L1
‑
第一透镜；L2
‑
第二透镜；L3
‑
第三透镜；L4
‑
第四透镜；L5
‑
第五透镜；
[0034]S1～S10
‑
透镜的各个表面。
具体实施方式
[0035]为了使本领域技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本申请的保护范围有任何的限制作用。
[0036]本实施例是本申请应用于长波非制冷型分辨率为1280
×
1024、像元尺寸为12μm的凝视型焦平面探测器的例子。
[0037]图1和图5分别为本申请所提供的高变倍比长波红外连续变焦镜头在焦距225mm和25mm时的光学系统图，所述镜头的结构相同，以其中一个为例来做如下具体说明。
[0038]如图1所示，本申请提供一种高变倍比长波红外连续变焦镜头，所述镜头中设置的镜片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；所述物方到像方的方向是指从前到后的方向；所述物方即物空间100。
[0039]所述前固定组，包括第一透镜L1；所述第一透镜L1具有正光焦度，为一片凸面朝向物方的弯月形正透镜，其材料为锗单晶，其两面S1和S2 均为球面；
[004本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高变倍比长波红外连续变焦镜头，其特征在于，所述镜头中设置的镜片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；所述前固定组，包括第一透镜；所述第一透镜具有正光焦度，为一片凸面朝向物方的弯月形锗单晶正透镜，其两面均为球面；所述变倍组，包括第二透镜；所述第二透镜具有负光焦度，为一片双凹形锗单晶负透镜，其朝向物方的一侧为非球面；所述第二透镜的总移动行程为59.1mm；所述补偿组，包括第三透镜；所述第三透镜具有正光焦度，为一片双凸形锗单晶正透镜，其朝向物方的一侧为衍射面，朝向像方的一侧为非球面；所述第三透镜的总移动行程为41.74mm；所述后固定组，包括第四透镜；所述第四透镜具有负光焦度，为一片凸面朝向像方的弯月形锗单晶正透镜，其凹面为非球面；所述调焦组，包括第五透镜；所述第五透镜具有正光焦度，为一片凸面朝向物方的弯月形锗单晶正透镜，其凹面为非球面；所述第五透镜的总移动行程为4.28mm；所述探测器，为长波非制冷探测器，包括保护窗口和像面。2.根据权利要求1所述的高变倍比长波红外连续变焦镜头，其特征在于，所述镜头满足如下参数：所述镜头的有效焦距EFL＝25～225mm，F数＝0.96～1.5，光学系统总长＝280mm...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘志楠，
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：
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