[实用新型]一种折转式中波红外制冷镜头

说明书

技术领域

本实用新型属于光学技术领域，涉及一种用于中波红外制冷探测器的折转式中波红外制冷镜头。

背景技术

光电探测系统需要具有非常远的作用距离和高分辨率成像性能，且要能满足高集成性、小体积的要求。目前，中波制冷型探测器本身的体积大，长度大于100mm，为适应长焦距、大相对孔径、小体积的需求，设计了一种折转式中波红外制冷镜头。

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，装调方便，成像质量高的折转式中波红外制冷镜头。其工作波段为3～5微米，焦距为300mm，F数＝1.93，适配分辨率为640x512，像元大小15微米的中波制冷探测器，光学系统轴向最大长度为206mm，最大径向长度为180mm。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种折转式中波红外制冷镜头，由物方到像方依次包括，一次成像组、反射镜组、转像镜组、调焦组以及探测器部分；

所述一次成像组由一片具有正光焦度的凸面朝向物方的弯月形的硅单晶透镜和一片具有负光焦度的凸面朝向物方的弯月形的锗单晶透镜组成，弯月形的硅单晶透镜表面类型为球面；弯月形的锗单晶透镜其朝向像方的一侧为非球面；

所述反射镜组为45°反射镜，表面镀有反射膜；

所述转像镜组由三片透镜组成，分别为具有正光焦度一片凸面朝向像方的弯月形硒化锌正透镜，其朝向物方的一侧为非球面；有负光焦度的凸面朝向像方的弯月形的氟化镁负透镜；具有正光焦度的凸面朝向像方的弯月形硒化锌正透镜，其朝向物方的一侧为非球面。

所述调焦组为转像镜组最后一片，为一片有正光焦度的凸面朝向像方的弯月形硒化锌正透镜，其朝向物方的一侧为非球面，所述透镜的总移动行程4.6mm；

在所述调焦组后为中波制冷探测器部分，包括2片保护窗口和像面；孔径光阑位于保护窗口后0.86mm处。

所述镜头满足如下参数：

所述镜头的有效焦距EFL＝300mm，F数＝1.93，光学系统轴向最大长度为206mm，适配探测器分辨率640x512，像元大小15μm。

所述镜头的水平视场角范围为：2w＝1.8°。

所述镜头的竖直视场角范围为：2w＝1.5°。

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。

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：光学系统轴向长度为206mm，最大径向长度为180mm，结构紧凑，全视场的平均MTF在20lp/mm处MTF>0.55。

附图说明

图1是一种折转式中波红外制冷镜头光学系统图；

图2是本实用新型提供的折转式中波红外制冷镜头的点列图；

图3是本实用新型提供的折转式中波红外制冷镜头的光学传递函数图(截止分辨率为20lp/mm)；

图4是本实用新型提供的折转式中波红外制冷镜头象散畸变图；

其中，101-物空间，L1-第一透镜，L2-第二透镜，M1-45°反射镜，L3-第三透镜，L4-第四透镜，L5-第五透镜，L5-调焦组，102-第一探测器保护窗口，103-第二探测器保护窗口，104-探测器冷光阑，105-像面，S1～S10为透镜各个表面。

具体实施方式

以下结合附图，通过实施例对本实用新型做进一步详细说明。

该实施例是本实用新型应用于中波制冷型分辨率640×512像元尺寸15μm凝视型焦平面探测器的例子。

如图1所示，本实施由正光焦度的第一透镜L1、负光焦度的第二透镜L2、正光焦度第三透镜L3、45°反射镜M1、负光焦度的第四透镜L4、正光焦度的第五透镜L5以及最后的探测器组件102、103、104、105组成。