一種長焦距長波紅外連續變焦鏡頭制造技術

本實用新型專利技術公開了一種長焦距長波紅外連續變焦鏡頭，從物方至像方依次有五組透鏡，包括：具有正光焦度的前固定組，為一片凸面朝向物方的彎月形鍺正透鏡；具有負光焦度的變倍組，為一片雙凹形的鍺負透鏡；具有正光焦度的補償組，為一片雙凸形的鍺正透鏡；具有負光焦度的后固定組，為一片凸面朝向像方的彎月形鍺負透鏡；具有正光焦度的調焦組，為一片凸面朝向物方的彎月形鍺正透鏡。本實用新型專利技術可在30mm～150mm范圍內連續變焦，同時F數保持恒定為1.2，適用于分辨率640x480像元大小25μm的長波非制冷探測器；在全焦段內變倍和補償組移動行程短且曲線平滑，光軸穩定性高，有良好的成像效果。

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于光學
，涉及一種用于長波紅外非制冷探測器的長焦距長波紅外連續變焦鏡頭。
技術介紹
近年來技術的應用越來越廣泛。長波非制冷探測器重量輕、體積小，隨著成本的降低，其應用范圍已經從軍用普及到民用領域，例如安防、工業、醫療等。普通的定焦鏡頭以及雙視場鏡頭在某些場合下已不能滿足使用需求。本專利涉及的連續變焦鏡頭，使用五片鏡片，移動其中兩個鏡片，實現焦距的平滑變化，從而能夠更好的實現對目標的發現、跟蹤和識別。本技術結構緊湊、透過率高、易于量產，因此會有很好的應用前景。
技術實現思路
本技術要解決的技術問題是提供一種長焦距，光圈恒定，光學總長短，體積小，裝調方便、成像質量高的長焦距長波紅外連續變焦鏡頭。其工作波段為8～12微米，焦距為30mm～150mm，F數為1.2，適配分辨率為640x480，像元大小25微米的非制冷探測器，光學系統總長250mm，最大口徑150mm。為了實現上述目的，本技術采用的技術方案為：一種長焦距長波紅外連續變焦鏡頭，由物方到像方依次包括，前固定組、變倍組、補償組、后固定組、調焦組以及探測器部分；所述前固定組具有正光焦度，為一片凸面朝向物方的彎月形鍺單晶正透鏡，表面類型均為球面；所述變倍組具有負光焦度，為一片雙凹形鍺單晶負透鏡，其朝向像方的一側為非球面，所述透鏡的總移動行程47.1mm；所述補償組具有正光焦度，為一片雙凸形鍺單晶正透鏡，其朝向物方的一側為非球面，所述透鏡的總移動行程30.7mm；所述后固定組具有負光焦度，為一片凸面朝向像方的彎月形鍺單晶正透鏡，其凸面為衍射面；所述調焦組具有正光焦度，為一片凸面朝向物方的彎月形鍺單晶正透鏡，其凸面為非球面，所述透鏡的總移動行程4.5mm；在所述調焦組后為長波非制冷探測器部分，包括保護窗口和像面；孔徑光闌位于補償組與后固定組之間，變焦過程中保持恒定。所述鏡頭滿足如下參數：所述鏡頭的有效焦距EFL＝30～150mm，F數＝1.2，光學系統總長＝250mm，適配探測器分辨率640x480，像元大小25μm。所述鏡頭的全視場的平均MTF>0.5@17lp/mm。所述鏡頭的鏡片中的偶次非球面滿足下列表達式： 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 ]]>其中z為非球面沿光軸方向在高度為r的位置時，距非球面頂點的距離矢高，c表示表面的頂點曲率，k為圓錐系數，a2、a4、a6、a8、a10、a12為高次非球面系數。所述鏡頭的鏡片中的奇次非球面滿足下列表達式： 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z為非球面沿光軸方向在高度為r的位置時，距非球面頂點的距離矢高，c表示表面的頂點曲率，k為圓錐系數，a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7為高次非球面系數。所述鏡頭的鏡片中的衍射面滿足下列表達式：Φ＝A1ρ2+A2ρ4其中Φ為衍射面的位相，ρ＝r/rn,rn是衍射面的規劃半徑，A1、A2為衍射面的位相系數。所述鏡頭的水平視場角范圍為：2ω＝30°～6.1°。本技術的有益效果為：全焦段光圈1.2，并且變焦過程中光圈恒定，擁有5倍變倍比，光學系統總長為250mm，最大口徑150mm。結構緊湊，變焦曲線平滑，鏡片最大移動量為47.1mm。變倍組和補償組均只有一片透鏡，這樣可以更好的保證變焦過程中的光軸穩定性。同時使用折射式光學結構，無須調整反射鏡，裝調簡便，易于量產。整個變焦范圍內成像質量優良，全視場的平均MTF>0.5@17lp/mm。附圖說明圖1是本技術所述的長焦距長波紅外連續變焦鏡頭的焦距為150mm時的光學系統圖；圖2是本技術所述的長焦距長波紅外連續變焦鏡頭的焦距為90mm時的光學系統圖；圖3是本技術所述的長焦距長波紅外連續變焦鏡頭的焦距為30mm時的光學系統圖。其中，200-物空間，110-前固定組，120-變倍組，130-補償組，140-孔徑光闌，150-后固定組，160-調焦組，310-探測器部分，312-保護窗口，314-像面，S1～本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種長焦距長波紅外連續變焦鏡頭，其特征在于：由物方到像方依次包括，前固定組、變倍組、補償組、后固定組、調焦組以及探測器部分；所述前固定組具有正光焦度，為一片凸面朝向物方的彎月形鍺單晶正透鏡，表面類型均為球面；所述變倍組具有負光焦度，為一片雙凹形鍺單晶負透鏡，其朝向像方的一側為非球面，所述透鏡的總移動行程47.1mm；所述補償組具有正光焦度，為一片雙凸形鍺單晶正透鏡，其朝向物方的一側為非球面，所述透鏡的總移動行程30.7mm；所述后固定組具有負光焦度，為一片凸面朝向像方的彎月形鍺單晶正透鏡，其凸面為衍射面；所述調焦組具有正光焦度，為一片凸面朝向物方的彎月形鍺單晶正透鏡，其凸面為非球面，所述透鏡的總移動行程4.5mm；在所述調焦組后為長波非制冷探測器部分，包括保護窗口和像面；孔徑光闌位于補償組與后固定組之間，變焦過程中保持恒定；所述鏡頭滿足如下參數：所述鏡頭的有效焦距EFL＝30～150mm，F數＝1.2，光學系統總長＝250mm，適配探測器分辨率640x480，像元大小25μm；所述鏡頭的全視場的平均MTF>0.5@17lp/mm；所述鏡頭的鏡片中的偶次非球面滿足下列表達式：其中z為非球面沿光軸方向在高度為r的位置時，距非球面頂點的距離矢高，c表示表面的頂點曲率，k為圓錐系數，a2、a4、a6、a8、a10、a12為高次非球面系數；所述鏡頭的鏡片中的奇次非球面滿足下列表達式：其中z為非球面沿光軸方向在高度為r的位置時，距非球面頂點的距離矢高，c表示表面的頂點曲率，k為圓錐系數，a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7為高次非球面系數；所述鏡頭的鏡片中的衍射面滿足下列表達式：Φ＝A1ρ2+A2ρ4其中Φ為衍射面的位相，ρ＝r/rn,rn是衍射面的規劃半徑，A1、A2為衍射面的位相系數；所述鏡頭的水平視場角范圍為：2ω＝30°～6.1°。...

【技術特征摘要】
1.一種長焦距長波紅外連續變焦鏡頭，其特征在于：由物方到像方依次包括，前固定組、變倍組、補償組、后固定組、調焦組以及探測器部分；所述前固定組具有正光焦度，為一片凸面朝向物方的彎月形鍺單晶正透鏡，表面類型均為球面；所述變倍組具有負光焦度，為一片雙凹形鍺單晶負透鏡，其朝向像方的一側為非球面，所述透鏡的總移動行程47.1mm；所述補償組具有正光焦度，為一片雙凸形鍺單晶正透鏡，其朝向物方的一側為非球面，所述透鏡的總移動行程30.7mm；所述后固定組具有負光焦度，為一片凸面朝向像方的彎月形鍺單晶正透鏡，其凸面為衍射面；所述調焦組具有正光焦度，為一片凸面朝向物方的彎月形鍺單晶正透鏡，其凸面為非球面，所述透鏡的總移動行程4.5mm；在所述調焦組后為長波非制冷探測器部分，包括保護窗口和像面；孔徑光闌位于補償組與后固定組之間，變焦過程中保持恒定；所述鏡頭滿足如下參數：所述鏡頭的有效焦距EFL＝...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉自強，王希杰，蔡文苑，
申請(專利權)人：三河市藍思泰克光電科技有限公司，
類型：新型
國別省市：河北;13