[实用新型]一种长焦距长波红外连续变焦镜头

说明书

技术领域

本实用新型属于光学技术领域，涉及一种用于长波红外非制冷探测器的长焦距长波红外连续变焦镜头。

背景技术

随着红外技术的日趋成熟，红外光学镜头越来越向可见光镜头领域靠拢，定焦镜头已经不能满足更多场合的需求，需要使用连续变焦镜头。连续变焦镜头可以在短焦端发现目标，长焦端识别目标，同时变焦过程中图像清晰，来持续跟踪目标。但是一般的红外连续变镜头，由于需要大光圈，镜片口径巨大，更多红外镜片材料的使用导致镜头价格提高，体积大重量沉，不便于携带。因此迫切需要一种体积小，重量轻的连续变焦镜头。这种镜头变倍比不需要非常大，但是可以在一定范围内实现焦距的连续变化，同时光圈保持恒定，安装在手持或者移动式热像仪上，携带方便。相对同类型镜头本新型使用缩小了镜片口径，成本更加低廉。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种光学总长短，体积小，便于携带，装调方便，成像质量高的长焦距长波红外连续变焦镜头。其工作波段为8～12微米，焦距为30mm～180mm，长焦端F数为1.2，短焦端F数为0.82，适配分辨率为640x480，像元大小17微米的非制冷探测器，光学系统总长305mm，最大口径152mm。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种长焦距长波红外连续变焦镜头，由物方到像方依次包括，前固定组、变倍组、补偿组、后固定组、调焦组以及探测器部分；

所述前固定组具有正光焦度，为一片凸面朝向物方的弯月形锗单晶正透镜，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，其朝向像方的一侧为非球面，所述透镜的总移动行程55.63mm，用于改变所述长波红外连续变焦镜头的焦距；

所述补偿组具有正光焦度，为一片双凸形锗单晶正透镜，其朝向物方的一侧为非球面，所述透镜的总移动行程53.49mm，用于补偿所述长波红外连续变焦镜头变焦时发生的像面位置偏移；

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，其凹面为衍射面；

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，其凸面为非球面，所述透镜的总移动行程4.5mm，用于补偿不同温度和不同物距时像面位置的偏移；

在所述调焦组后为长波非制冷探测器部分，包括保护窗口和像面；孔径光阑位于补偿组与后固定组之间，变焦过程中保持恒定。

所述镜头满足如下参数：

所述镜头的有效焦距EFL＝30～180mm，长焦端F数为1.2，短焦端F数为0.82，光学系统总长＝305mm，适配探测器分辨率640x480，像元大小17μm。

所述镜头的水平视场角范围为：2w＝20.6°～3.5°。

所述镜头的镜片中的非球面满足下列表达式：

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。

所述镜头的镜片中的衍射面满足下列表达式：

Φ＝A₁ρ²+A₂ρ⁴

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、A₂为衍射面的位相系数。

第一透镜靠近物侧的表面镀类金刚石碳膜。

本实用新型的有益效果为：拥有4倍变倍比，光学系统总长为305mm，最大口径152mm。结构紧凑，变焦曲线平滑，镜片最大移动量为55.62mm。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，装调简便，易于量产。整个变焦范围内成像质量优良，全视场的平均平均传函值MTF>0.55@20线对/毫米，即在20lp/mm处MTF>0.55。

附图说明

图1是本实用新型提供的长焦距长波红外连续变焦镜头的焦距为180mm时的光学系统图；

图2是本实用新型提供的长焦距长波红外连续变焦镜头的焦距为180mm时的点列图；

图3是本实用新型提供的长焦距长波红外连续变焦镜头的焦距为180mm时的光学传递函数图(截止分辨率为20lp/mm)；