一种大靶面非制冷长波红外连续变焦镜头的制作方法

本公开涉及红外光学，具体涉及一种大靶面非制冷长波红外连续变焦镜头。

背景技术：

1、红外变焦系统目前逐渐从探索转向成熟，在边防、舰载、航天、安防等方面都有着重大意义，在非制冷长波红外连续变焦系统中，由于相比较制冷系统而言，省去了前期制冷时间，因此反应速度快，操作简单而备受市场青睐，但是，市场上常规的长波非制冷系统通常为定焦或小靶面变焦，在应用领域中具有一定的局限性，另外在整体重量和体积方面往往比较大，且视场角和观测范围较小。

技术实现思路

1、鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种体积减小，且视场角和观测范围增大的大靶面非制冷长波红外连续变焦镜头。

2、第一方面，一种大靶面非制冷长波红外连续变焦镜头，包括：由物方到像方依次设置的第一固定组、变倍组、第一补偿组、第二固定组、第二补偿组以及探测器；

3、所述第一固定组包括第一透镜，所述第一透镜为凸面朝向物方的弯月形锗单晶正透镜，其表面类型均为球面；

4、所述变倍组包括第二透镜，所述第二透镜为双凹形锗单晶负透镜，其朝向物方的一侧为非球面；

5、所述第一补偿组包括第三透镜，所述第三透镜为双凸形锗单晶正透镜，其朝向物方的一侧为非球面；

6、所述第二固定组包括第四透镜和第五透镜，所述第四透镜为凹面朝向物方的弯月形锗单晶负透镜，其朝向物方的一侧为衍射非球面，所述第五透镜为双凸形锗单晶正透镜，其朝向像方的一侧为非球面；

7、所述第二补偿组包括第六透镜，所述第六透镜为凸面朝向物方的弯月形锗单晶正透镜，其表面类型均为球面；

8、所述探测器为长波非制冷探测器，包括机芯窗口和靶面。

9、根据本申请实施例提供的技术方案，所述镜头为短焦镜头时，其参数设置为：有效焦距f＝30mm，f数＝0.8，所述第一透镜和所述第二透镜之间的距离t1＝29.70mm，所述第二透镜和所述第三透镜之间的距离t2＝184.61mm，所述第三透镜和所述第四透镜之间的距离t3＝16.95mm。

10、根据本申请实施例提供的技术方案，所述镜头为中焦镜头时，其参数设置为：有效焦距f＝120mm，f数＝1.04，所述第一透镜和所述第二透镜之间的距离t1＝122.55mm，所述第二透镜和所述第三透镜之间的距离t2＝54.55mm，所述第三透镜和所述第四透镜之间的距离t3＝54.49mm。

11、根据本申请实施例提供的技术方案，所述镜头为短焦镜头时，其参数设置为：有效焦距f＝210mm，f数＝1.2，所述第一透镜和所述第二透镜之间的距离t1＝144.63mm，所述第二透镜和所述第三透镜之间的距离t2＝8.30mm，所述第三透镜和所述第四透镜之间的距离t3＝78.31mm。

12、根据本申请实施例提供的技术方案，所述非球面满足下列表达式：

13、

14、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；

15、c为表面的顶点曲率；

16、k为圆锥系数；

17、α2、α3、α4、α5、α6为高次非球面系数。

18、根据本申请实施例提供的技术方案，所述衍射非球面满足下列表达式：

19、φ＝a1ρ2+a2ρ4；

20、其中，φ为衍射非球面的位相；

21、ρ＝r/rn，rn为衍射非球面的规划半径；

22、a1、a2为衍射非球面的位相系数。

23、根据本申请实施例提供的技术方案，所述探测器的分辨率1024×768，像元大小12μm。

24、综上所述，本技术方案具体地公开了一种大靶面非制冷长波红外连续变焦镜头，本申请设计有由物方到像方依次设置的第一固定组、变倍组、第一补偿组、第二固定组、第二补偿组以及探测器；第一固定组包括第一透镜，第一透镜为凸面朝向物方的弯月形锗单晶正透镜，其表面类型均为球面；变倍组包括第二透镜，第二透镜为双凹形锗单晶负透镜，其朝向物方的一侧为非球面；第一补偿组包括第三透镜，第三透镜为双凸形锗单晶正透镜，其朝向物方的一侧为非球面；第二固定组包括第四透镜和第五透镜，第四透镜为凹面朝向物方的弯月形锗单晶负透镜，其朝向物方的一侧为衍射非球面，第五透镜为双凸形锗单晶正透镜，其朝向像方的一侧为非球面；第二补偿组包括第六透镜，第六透镜为凸面朝向物方的弯月形锗单晶正透镜，其表面类型均为球面；探测器为长波非制冷探测器，包括机芯窗口和靶面；第一固定组用于对不同距离的目标进行聚焦；变倍组用于对目标实现连续变倍；第一补偿组用于实现连续变倍补偿；第二固定组用于校正镜头的像差；第二补偿组用于实现温度补偿，第二补偿组依据使用环境的变化进行相应的位置移动，补偿镜头的像差，利用该镜头可以实现环境温度范围-40℃～+70℃情况下的温度补偿；最后通过探测器接收图像，变倍组、第一补偿组和第二补偿组通过间隔变化实现连续变焦，与目前常见的技术类型相比，其结构简单紧凑、成本较低、视场角和观测范围大、能量锐度高，可实现满足全变焦范围内-40℃～+70℃的大视场高清晰成像要求和七倍变焦。

技术特征：

1.一种大靶面非制冷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第一固定组、变倍组、第一补偿组、第二固定组、第二补偿组以及探测器；

2.根据权利要求1所述的一种大靶面非制冷长波红外连续变焦镜头，其特征在于：所述镜头为短焦镜头时，其参数设置为：有效焦距f＝30mm，f数＝0.8，所述第一透镜(l1)和所述第二透镜(l2)之间的距离t1＝29.70mm，所述第二透镜(l2)和所述第三透镜(l3)之间的距离t2＝184.61mm，所述第三透镜(l3)和所述第四透镜(l4)之间的距离t3＝16.95mm。

3.根据权利要求1所述的一种大靶面非制冷长波红外连续变焦镜头，其特征在于：所述镜头为中焦镜头时，其参数设置为：有效焦距f＝120mm，f数＝1.04，所述第一透镜(l1)和所述第二透镜(l2)之间的距离t1＝122.55mm，所述第二透镜(l2)和所述第三透镜(l3)之间的距离t2＝54.55mm，所述第三透镜(l3)和所述第四透镜(l4)之间的距离t3＝54.49mm。

4.根据权利要求1所述的一种大靶面非制冷长波红外连续变焦镜头，其特征在于：所述镜头为短焦镜头时，其参数设置为：有效焦距f＝210mm，f数＝1.2，所述第一透镜(l1)和所述第二透镜(l2)之间的距离t1＝144.63mm，所述第二透镜(l2)和所述第三透镜(l3)之间的距离t2＝8.30mm，所述第三透镜(l3)和所述第四透镜(l4)之间的距离t3＝78.31mm。

5.根据权利要求1所述的一种大靶面非制冷长波红外连续变焦镜头，其特征在于：所述非球面满足下列表达式：

6.根据权利要求1所述的一种大靶面非制冷长波红外连续变焦镜头，其特征在于：所述衍射非球面满足下列表达式：

7.根据权利要求1所述的一种大靶面非制冷长波红外连续变焦镜头，其特征在于：所述探测器的分辨率1024×768，像元大小12μm。

技术总结
本申请公开了一种大靶面非制冷长波红外连续变焦镜头。本申请设计有由物方到像方依次设置的第一固定组、变倍组、第一补偿组、第二固定组、第二补偿组以及探测器；第一固定组包括第一透镜，其为凸面朝向物方的弯月形锗单晶正透镜，表面均为球面；变倍组包括第二透镜，其为双凹形锗单晶负透镜，朝向物方一侧为非球面；第一补偿组包括第三透镜，其为双凸形锗单晶正透镜，朝向物方一侧为非球面；第二固定组包括第四透镜为弯月形锗单晶负透镜，朝向物方一侧为衍射非球面，第五透镜为双凸形锗单晶正透镜，朝向像方一侧为非球面；第二补偿组包括第六透镜，其为弯月形锗单晶正透镜，表面类型均为球面；探测器为长波非制冷探测器，包括机芯窗口和靶面。

技术研发人员：李笑天,邵晓君
受保护的技术使用者：三河市蓝思泰克光电科技有限公司
技术研发日：20221230
技术公布日：2024/1/13