[实用新型]一种大孔径广角长波红外定焦镜头

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大孔径广角长波红外定焦镜头。

背景技术

近年来技术的应用越来越广泛。长波非制冷探测器重量轻、体积小，随着成本的降低，其应用范围已经从军用普及到民用领域，例如安防、工业、医疗等，红外光学系统光学系统参数逐步向可见光光学系统参数靠拢，由于红外系统为主动热成像，不需要额外的辅助光源，在夜间拥有良好的监控功能。但是现有的红外系统一般都为长焦距小视场，而在短焦距大视场方面较少。本专利涉及的短焦距大视场镜头，使用五片镜片，在162°视场范围内拥有良好的成像质量。本实用新型结构紧凑、透过率高、易于量产，因此会有很好的应用前景。

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，成像质量高的大孔径广角长波红外定焦镜头。其工作波段为8～12微米，焦距为4mm，F数＝1.0，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55mm。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种大孔径广角长波红外定焦镜头，由物方到像方依次包括，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、以及探测器部分；

所述第一透镜具有负光焦度，为一片凸面朝向物方的弯月形锗单晶负透镜，表面类型均为球面；

所述第二透镜具有负光焦度，为一片凸面朝向物方的弯月形锗单晶负透镜，其朝向像方的一侧为非球面；

所述第三透镜具有正光焦度，为一片凸面朝向物方的弯月形锗单晶正透镜，其朝向像方的一侧为非球面；

所述第四透镜具有负光焦度，为一片凸面朝向像方的弯月形锗单晶负透镜，其两侧为非球面；

所述第五透镜具有正光焦度，为一片凸面朝向像方的弯月形锗单晶正透镜，其两侧均为球面；

所述探测器部分，包括保护窗口和像面。

所述镜头满足如下参数：

所述镜头的有效焦距EFL＝4mm，F数＝1.0，光学系统总长＝55mm，适配探测器分辨率640x480，像元大小17μm。

所述镜头的视场角范围为：2w＝162°。

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。

本实用新型光学系统总长为55mm，结构紧凑，同时使用折射式光学结构，装调简便，易于量产。全视场的平均传函值MTF>0.6@20线对/毫米，即在20lp/mm处MTF>0.6。

附图说明

图1是本实用新型提供的大孔径广角长波红外定焦镜头的光学系统图；

图2是本实用新型提供的大孔径广角长波红外定焦镜头的点列图；

图3是本实用新型提供的大孔径广角长波红外定焦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大孔径广角长波红外定焦镜头的象散畸变图。

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长波非制冷型分辨率640×480像元尺寸17μm凝视型焦平面探测器的例子。

如图1所示，本实施例中的镜头包括负光焦度的第一透镜L1、负光焦度的第二透镜L2、正光焦度的第三透镜L3、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成。S1-S10分别为各透镜从物方到像方的表面。

第一透镜L1，为凸面朝向物方的负透镜，材料为锗单晶，其两个表面S1、S2均为球面；第二透镜L2，为凸面朝向物方的负透镜，材料为锗单晶，S4表面为非球面。第三透镜L3，为凸面朝向物方的正透镜，材料为锗单晶，S6表面为非球面。第四透镜L4，为凸面朝向像方的弯月形负透镜，材料为锗单晶，S7、S8表面为非球面。第五透镜，为凸面朝向像方的弯月形正透镜，材料为锗单晶。长波非制冷探测器包括：保护窗口202，成像面203，分辨率为640x480，像元大小17μmx17μm。在第三透镜L3和第四透镜L4之间设置有光阑201。