專利名稱：一種長波紅外連續(xù)變焦鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種長波紅外連續(xù)變焦鏡頭技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及紅外光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種長波紅外連續(xù)變焦鏡頭。
背景技術(shù)：
[0002]近年來，紅外成像技術(shù)的應(yīng)用廣度和深度都有了長足的發(fā)展，長波制冷型探測器由于其靈敏度明顯高于非制冷型長波探測器，因此，在目標(biāo)搜尋、預(yù)警探測、情報偵察等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。在許多特殊場合，紅外雙視場乃至三視場鏡頭已不具有應(yīng)用需要。[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的長波紅外連續(xù)變焦鏡頭主要適用于320X256元小面陣的探測器。 例如，現(xiàn)有的用10片透鏡實現(xiàn)的5倍放大長波連續(xù)變焦鏡頭，其焦距為53mm-265mm ;用9 片透鏡實現(xiàn)的4倍連續(xù)變焦鏡頭，焦距為50mm-200mm ；以及10倍放大長波紅外連續(xù)變焦鏡頭。上述變焦鏡頭都是基于320X256元，像元尺寸為30umX30um的非制冷型探測器的，無法適用于640X512元，像元尺寸為25umX25um的制冷型探測器對像質(zhì)的要求。實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種長波紅外連續(xù)變焦鏡頭，用以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。[0005]為解決上述技術(shù)問題，一方面，本實用新型提供一種長波紅外連續(xù)變焦鏡頭，包括由物方到成像方依次設(shè)置的具有正屈光度的第一透鏡群、具有負(fù)屈光度的第二透鏡群、具有正屈光度的第三透鏡群、具有負(fù)屈光度的第四透鏡群、用于折轉(zhuǎn)光路用的第一反射鏡、具有正屈光度的第五透鏡群、用于折轉(zhuǎn)光路用的第二反射鏡和具有正屈光度的一第六透鏡群;[0006]其中，第一透鏡群為前固定組，用于會聚收光；第二透鏡群為變焦組，用于改變所述變焦鏡頭的焦距；第三透鏡群為補償組，用于補償所述變焦鏡頭在變焦過程中的像面位置的偏移；第四透鏡群為后固定組，用于將物方的景物會聚成一次實像；第五透鏡群為系統(tǒng)的中繼組；第六透鏡群為對焦組，用于補償不同物距、不同溫度下像面位置的偏移。[0007]進一步，所述第一透鏡群由一片具有正屈光度的凸面朝向物側(cè)的第一彎月形鍺正透鏡構(gòu)成。[0008]進一步，所述第二透鏡群由一片雙凹形鍺負(fù)透鏡構(gòu)成。[0009]進一步，所述第三透鏡群由一片雙凸型鍺正透鏡構(gòu)成。[0010]進一步，所述第四透鏡群由一凹面朝向物側(cè)的彎月形鍺負(fù)透鏡和一凸面朝向物側(cè)的第二彎月形鍺正透鏡構(gòu)成。[0011]進一步，所述第五透鏡群由一凹面朝第一反射鏡的第三彎月形鍺正透鏡構(gòu)成。[0012]進一步，所述第六透鏡群由一雙凸硒化鋅正透鏡和一凹面朝向像側(cè)的第四彎月形鍺正透鏡構(gòu)成。[0013]進一步，所述雙凹形鍺負(fù)透鏡兩面采用了非球面；所述雙凸型鍺正透鏡有一面采用了非球面及衍射面；所述彎月形鍺負(fù)透鏡有一面采用了非球面；所述第二彎月形鍺正透鏡有一面采用了非球面及衍射面；所述第三彎月形鍺正透鏡有一面采用了非球面；所述雙凸硒化鋅正透鏡有一面采用了非球面及衍射面。[0014]進一步，所述變焦鏡頭滿足以下條件[0015]O. 12<F0/F1<1. 2 ；[0016]其中，H)為所述變焦鏡頭的焦距，F(xiàn)l為第一透鏡群的焦距。[0017]另一方面，本實用新型還提供一種包含有上述長波紅外連續(xù)變焦鏡頭的紅外成像設(shè)備，所述紅外成像設(shè)備的制冷型長波探測器的面陣大于等于640X512元。[0018]本實用新型有益效果如下[0019]本實用新型的連續(xù)變焦鏡頭，在盡可能提高探測作用距離及提高像質(zhì)的基礎(chǔ)上， 降低了成本和體積，并且能達到良好的成像效果。


[0020]圖1是本實用新型實施例中變焦鏡頭在長焦位置的結(jié)構(gòu)示意圖；[0021]圖2是本實用新型實施例中變焦鏡頭在中焦位置的結(jié)構(gòu)示意圖；[0022]圖3是本實用新型實施例中變焦鏡頭在短焦位置的結(jié)構(gòu)示意圖；[0023]圖4A至圖4C為變焦鏡頭在長焦位置的成像光學(xué)仿真數(shù)據(jù)圖；[0024]圖5A至圖5C為變焦鏡頭在中焦位置的成像光學(xué)仿真數(shù)據(jù)圖；[0025]圖6A至圖6C為變焦鏡頭在短焦位置的成像光學(xué)仿真數(shù)據(jù)圖。
具體實施方式
[0026]
以下結(jié)合附圖以及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不限定本實用新型。[0027]圖1、圖2、圖3分別是本實用新型實施例的變焦鏡頭在長焦、中焦、短焦位置的示意圖。圖3中，200示意物側(cè)端，190示意像側(cè)端。如圖I所示，本實施例的變焦鏡頭100 包括由物方到成像方依次設(shè)置的具有正屈光度的第一透鏡群110、具有負(fù)屈光度的第二透鏡群120、具有正屈光度的第三透鏡群130、具有負(fù)屈光度的第四透鏡群140、用于折轉(zhuǎn)光路用的第一反射鏡150、具有正屈光度的第五透鏡群160、用于折轉(zhuǎn)光路用的第二反射鏡 170和具有正屈光度的一第六透鏡群180。[0028]其中，第一透鏡群110為前固定組，用于會聚收光。第一透鏡群110由一片具有正屈光度的凸面朝向物側(cè)的第一彎月形鍺正透鏡112構(gòu)成。另外，變焦鏡頭100滿足以下條件0. 12<F0/F1<1. 2，其中H)為變焦鏡頭100的焦距，F(xiàn)l為第一透鏡群的焦距。由于第一透鏡群110的鏡片都是普通球面鏡片，制作工藝較為簡單，且精度易于保證，能有效降低生產(chǎn)成本和難度。另外，將H)/F1的數(shù)值限制在O. 12至I. 2之間可使整個變焦鏡頭100具有良好的變焦效果，且可維持良好成像質(zhì)量的前提下，使變焦鏡頭100結(jié)構(gòu)更為緊湊。[0029]第二透鏡群120為變焦組，用于改變變焦鏡頭100的焦距，增加變倍倍率。其中第二透鏡群120是由一片雙凹形鍺負(fù)透鏡122構(gòu)成。第三透鏡群130為補償組，由一片雙凸型鍺正透鏡132構(gòu)成，其作用是用于補償變焦鏡頭100在變焦過程中的像面位置的偏移。 第二透鏡群120和第三透鏡群適于在第一透鏡群110與第四透鏡群140之間移動。具體而言，欲將變焦鏡頭100的倍率自長焦端調(diào)整至短焦端時，則使第二透鏡群120朝向物側(cè)200移動，同時，作為補償組的第三透鏡群先朝物側(cè)200移動，然后向第四透鏡群140側(cè)移動，其作用是補償?shù)诙哥R群120移動引起的像面移動。[0030]第四透鏡群140為后固定組，由一凹面朝向物側(cè)的彎月形鍺負(fù)透鏡142和一凸面朝向物側(cè)的第二彎月形鍺正透鏡144構(gòu)成。其作用是將物方的景物會聚成系統(tǒng)的一次實像。變焦鏡頭100的一次實像在第一反射鏡150與第五透鏡群160之間。[0031]第五透鏡群160為系統(tǒng)的中繼組，由一凹面朝第一反射鏡150的第三彎月形鍺正透鏡162構(gòu)成。[0032]第六透鏡群180為對焦組，由一雙凸硒化鋅正透鏡182和一凹面朝向像側(cè)的第四彎月形鍺正透鏡184構(gòu)成，其作用是補償不同物距不同溫度下像面位置的偏移。/[0033]承上述，為了提高系統(tǒng)像質(zhì)，改善系統(tǒng)溫度變化對像質(zhì)的影響，雙凹形鍺負(fù)透鏡 122兩面采用了非球面，雙凸型鍺正透鏡132有一面采用了非球面及衍射面，彎月形鍺負(fù)透鏡142有一面采用了非球面，第二彎月形鍺正透鏡144有一面采用了非球面及衍射面，第三彎月形鍺正透鏡162有一面采用了非球面，雙凸硒化鋅正透鏡182有一面采用了非球面及衍射面。[0034]值得一提的是，本實施例的變焦鏡頭100由八片透鏡，二片反射鏡組成，而且避免了把非球面和衍射面設(shè)在口徑較大的第一透鏡群110的透鏡上。易于加工制作，精度得到保證的同時可有效降低生產(chǎn)成本。系統(tǒng)采用二次成像的形式，其目的是壓縮第一片透鏡的口徑，保證系統(tǒng)滿足100%冷光闌效率。通過兩個反射鏡的折疊縮短了鏡頭的橫向尺寸，得到了較緊湊的結(jié)構(gòu)形式。將H)/F1的數(shù)值限制在O. 12至I. 2之間可使整個變焦鏡頭100 具有良好的變焦效果，且可維持良好成像質(zhì)量的前提下，使變焦鏡頭100結(jié)構(gòu)更為緊湊。[0035]表I列出變焦鏡頭100中涉及的上述各透鏡及反射鏡的表面參數(shù)。[0036]表I[0037]表面曲率半徑(nun)間距(nun) 玻璃材料備注51445. 32 ΓδGermanium (鍺) 透鏡 11252644. 31TlAir (無色)53-619. 315 7Germanium (鍺) 透鏡 12254296. 16T2Air (無色)55320. I8Germanium (鍺) 透鏡 13256-281. 31T3Air (無色)57-69. 776Germanium (鍺) 透鏡 14258-161. 559 6Air (無色)59134.86 5Germanium (鍺) 透鏡 14權(quán)利要求1.一種長波紅外連續(xù)變焦鏡頭，其特征在于，包括由物方到成像方依次設(shè)置的具有正屈光度的第一透鏡群、具有負(fù)屈光度的第二透鏡群、具有正屈光度的第三透鏡群、具有負(fù)屈光度的第四透鏡群、用于折轉(zhuǎn)光路用的第一反射鏡、具有正屈光度的第五透鏡群、用于折轉(zhuǎn)光路用的第二反射鏡和具有正屈光度的一第六透鏡群；其中，第一透鏡群為前固定組，用于會聚收光；第二透鏡群為變焦組，用于改變所述變焦鏡頭的焦距；第三透鏡群為補償組，用于補償所述變焦鏡頭在變焦過程中的像面位置的偏移；第四透鏡群為后固定組，用于將物方的景物會聚成一次實像；第五透鏡群為系統(tǒng)的中繼組；第六透鏡群為對焦組，用于補償不同物距、不同溫度下像面位置的偏移。
2.如權(quán)利要求I所述的長波紅外連續(xù)變焦鏡頭，其特征在于，所述第一透鏡群由一片具有正屈光度的凸面朝向物側(cè)的第一彎月形鍺正透鏡構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求2所述的長波紅外連續(xù)變焦鏡頭，其特征在于，所述第二透鏡群由一片雙凹形鍺負(fù)透鏡構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求3所述的長波紅外連續(xù)變焦鏡頭，其特征在于，所述第三透鏡群由一片雙凸型鍺正透鏡構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求4所述的長波紅外連續(xù)變焦鏡頭，其特征在于，所述第四透鏡群由一凹面朝向物側(cè)的彎月形鍺負(fù)透鏡和一凸面朝向物側(cè)的第二彎月形鍺正透鏡構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求5所述的長波紅外連續(xù)變焦鏡頭，其特征在于，所述第五透鏡群由一凹面朝第一反射鏡的第三彎月形鍺正透鏡構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求6所述的長波紅外連續(xù)變焦鏡頭，其特征在于，所述第六透鏡群由一雙凸硒化鋅正透鏡和一凹面朝向像側(cè)的第四彎月形鍺正透鏡構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求7所述的長波紅外連續(xù)變焦鏡頭，其特征在于，所述雙凹形鍺負(fù)透鏡兩面采用了非球面；所述雙凸型鍺正透鏡有一面采用了非球面及衍射面；所述彎月形鍺負(fù)透鏡有一面采用了非球面；所述第二彎月形鍺正透鏡有一面采用了非球面及衍射面；所述第三彎月形鍺正透鏡有一面采用了非球面；所述雙凸硒化鋅正透鏡有一面采用了非球面及衍射面。
9.如權(quán)利要求f8任一項所述的長波紅外連續(xù)變焦鏡頭，其特征在于，所述變焦鏡頭滿足以下條件I.2<F0/F1<0. 12 ；其中，H)為所述變焦鏡頭的焦距，F(xiàn)l為第一透鏡群的焦距。
10.一種包含有權(quán)利要求I、任一項所述長波紅外連續(xù)變焦鏡頭的紅外成像設(shè)備，其特征在于，所述紅外成像設(shè)備的制冷型長波探測器的面陣大于等于640X512元。
專利摘要本實用新型公開了一種長波紅外連續(xù)變焦鏡頭，包括由物方到成像方依次設(shè)置的具有正屈光度的第一透鏡群、具有負(fù)屈光度的第二透鏡群、具有正屈光度的第三透鏡群、具有負(fù)屈光度的第四透鏡群、用于折轉(zhuǎn)光路用的第一反射鏡、具有正屈光度的第五透鏡群、用于折轉(zhuǎn)光路用的第二反射鏡和具有正屈光度的一第六透鏡群。本實用新型的長波紅外連續(xù)變焦鏡頭，在盡可能提高探測作用距離及提高像質(zhì)的基礎(chǔ)上，降低了成本和體積，并且能達到良好的成像效果。
文檔編號G01J5/08GK202794685SQ201220452300
公開日2013年3月13日 申請日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者駱守俊, 范翔, 高山 申請人:中國電子科技集團公司第十一研究所