一种大变倍比长波红外连续变焦镜头制造技术

本实用新型专利技术公开了一种大变倍比长波红外连续变焦镜头。所述镜头包括由物方到像方依次设置的具有正光焦度的前固定组、具有负光焦度的变倍组、具有正光焦度的补偿组、具有负光焦度的后固定组、具有正光焦度的调焦组、长波非制冷探测器。本实用新型专利技术可在25mm～225mm范围内连续变焦，变倍比达9倍，可实现从广角模式大范围监控到望远模式仔细观察，F数保持恒定为1.5，适于分辨率640×480、像元大小25μm的长波非制冷探测器。本实用新型专利技术所述镜头仅用5片透镜便可保证较高的透过率；光学系统总长为251mm，结构紧凑，重量轻、体积小，具有良好的应用效果。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于光学
，涉及一种用于大变倍比长波红外探测器的连续变焦镜头。
技术介绍
近年来红外成像技术日趋成熟，应用领域越来越广。特别是在用搜索、跟踪和识别的系统中，大多数系统使用双视场镜头，大视场用来搜索和发现目标，小视场用来识别目标。但是在切换视场过程中可能会造成目标的丢失，因此需要使用连续变焦镜头。但由于红外连续变焦镜头技术难度大、成本高，以及体积和重量方面的限制，红外连续变焦透镜应用尚不广泛。但是随着应用范围的增大，越来越多的客户需要红外连续变焦镜头，以解决双视场系统在切换焦距时目标模糊问题，从而更好地实现对目标的搜索、跟踪和瞄准。因此迫切需要一种体积小、重量轻、变倍比大、适于量产的连续变焦镜头。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本技术提供一种光学总长短、体积小、装调方便、变倍比大、成像质量高的长波红外连续变焦镜头，仅采用5片透镜便可保证较高的光线透过率。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案为：一种大变倍比长波红外连续变焦镜头，包括由物方到像方依次设置的前固定组、变倍组、补偿组、后固定组、调焦组、探测器。所述前固定组具有正光焦度，为一片凸面朝向像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，其朝向物方的一侧为衍射非球面。所述补偿组具有正光焦度，为一片双凸形锗单晶正透镜，其朝向像方的一侧为衍射非球面。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，其凹面为非球面。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，其凹面为非球面。所述探测器为长波非制冷探测器，包括保护窗口和像面，孔径光阑位于所述补偿组与所
述后固定组之间，变焦过程中保持恒定。进一步地，所述双凹形锗单晶负透镜的总移动行程为54.62mm。进一步地，所述双凸形锗单晶正透镜的总移动行程为28.52mm。进一步地，所述弯月形锗单晶正透镜的总移动行程为4.5mm。进一步地，所述镜头的有效焦距EFL为25～225mm，F数为1.5，镜头的光学系统总长为251mm。进一步地，所述探测器的分辨率为640×480，像元大小为25μm。进一步地，所述镜头的全视场的平均调制传递函数MTF在分辨率为20lp/mm(线对/毫米)时大于0.4。进一步地，所述镜头的镜片中的偶次非球面满足下列表达式： z = cr 2 1 + 1 - ( 1 + k ) c 2 r 2 + a 2 r 2 + a 4 r 4 + a 6 r 6 + a 8 r 8 + a 10 r 10 + a 12 r 12 ]]>所述镜头的镜片中的奇次非球面满足下列表达式： z = cr 2 1 + 1 - ( 1 + k ) c 2 r 2 + a 1 r 1 + a 2 r 2 + a 3 r 3 + a 4 r 4 + a 5 r 5 + a 6 r 6 + a 7 r 7 ]]>其中，r为垂直光轴方向距离非球面顶点的位置半径，z为非球面沿光轴方向在r位置与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～a12为高次非球面系数。进一步地，所述镜头的镜片中的衍射面满足下列表达式：Φ＝A1ρ2+A2ρ4ρ＝r/rn其中，Φ为衍射面的位相，r为垂直光轴方向距离非球面顶点的位置半径，rn为衍射面的规划半径，A1、A2为衍射面的位相系数。与现有技术相比，本技术的有益效果为：本技术的镜头仅采用5片透镜便可保证较高的光线透过率。全焦段光圈的F数为1.5，并且变焦过程中光圈恒定，拥有9倍变倍比，光学系统总长为251mm，最大口径160mm。本技术的镜头结构紧凑，变焦曲线平滑，镜片最大移动量为54.62mm。变倍组和补偿组均只有一片透镜，这样可以更好的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。整个变焦范围内成像质量优良，全视场的平均调制传递函数MTF在分辨率为20lp/mm时大于0.4，畸变<5％。附图说明图1为实施例所涉及的镜头组成示意图；图2为实施例所涉及的焦距为225mm时镜头的点列图；图3为实施例所涉及的焦距为225mm时镜头的光学传递函数图(截止分辨率为20lp/mm)；图4为实施例所涉及的焦距为225mm时镜头的象散畸变图：(a)为场曲，(b)为畸变；图5为实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大变倍比长波红外连续变焦镜头，其特征在于包括：由物方到像方依次设置的前固定组(1)、变倍组(2)、补偿组(3)、后固定组(4)、调焦组(5)、探测器(6)；所述前固定组(1)具有正光焦度，为一片凸面朝向像方的弯月形锗单晶正透镜，表面类型均为球面；所述变倍组(2)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衍射非球面；所述补偿组(3)具有正光焦度，为一片双凸形锗单晶正透镜，其朝向像方的一侧为衍射非球面；所述后固定组(4)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(5)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；所述探测器(6)为长波非制冷探测器，包括保护探测器窗口(61)和像面(62)，孔径光阑(7)位于所述补偿组(3)与所述后固定组(4)之间，变焦过程中保持恒定。

【技术特征摘要】
1.一种大变倍比长波红外连续变焦镜头，其特征在于包括：由物方到像方依次设置的前固定组(1)、变倍组(2)、补偿组(3)、后固定组(4)、调焦组(5)、探测器(6)；所述前固定组(1)具有正光焦度，为一片凸面朝向像方的弯月形锗单晶正透镜，表面类型均为球面；所述变倍组(2)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衍射非球面；所述补偿组(3)具有正光焦度，为一片双凸形锗单晶正透镜，其朝向像方的一侧为衍射非球面；所述后固定组(4)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(5)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；所述探测器(6)为长波非制冷探测器，包括保护探测器窗口(61)和像面(62)，孔径光阑(7)位于所述补偿组(3)与所述后固定组(4)之间，变焦过程中保持恒定。2.根据权利要求1所述的大变倍比长波红外连续变焦镜头，其特征在于，所述双凹形锗单晶负透镜的总移动行程为54.62mm。3.根据权利要求1所述的大变倍比长波红外连续变焦镜头，其特征在于，所述双凸形锗单晶正透镜的总移动行程为28.52mm。4.根据权利要求1所述的大变倍比长波红外连续变焦镜头，其特征在于，所述弯月形锗单晶正透镜的总移动行程为4.5mm。5.根据权利要求1所述的大变倍比长波红外连续变焦镜头，其特征在于，所述镜头的有效焦距EFL为25～225mm，F数为1.5，镜头的光学系统总长为251mm。6.根据权利要求1所述的大变倍比长波红外连续变焦镜头，其特征在于，所述探测器(6)的分辨率为640×480，像元大小为25μm。7.根据权利要求1所述的大变倍比长波红外连续变焦镜头，其特征在于，所述镜头的全视场的平均调制传递函数MTF在分辨率为20lp/mm时大于0.4。8.根据权利要求1所述的大变倍比长波红外连续变焦镜头，其特征在于，所述镜头的镜片中的偶次非球面满足下列表达式： z = cr 2 1 + 1 - ( 1 + k ) c 2 r 2 + a 2 ...

【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