[发明专利]一种大靶面低畸变消热差红外镜头

说明书

本发明属于红外光学技术领域，公开了一种大靶面低畸变消热差红外镜头。所述镜头包括从物侧至像侧依次同轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜；所述第一透镜为具有负光焦度、凸面朝向物侧的弯月透镜；所述第二透镜为双凸透镜；所述第三透镜为具有负光焦度、凸面朝向像侧的弯月透镜；所述第四透镜为双凸透镜。本发明镜头视场范围广、靶面大、畸变低，能有效校正像差，边缘像质佳、观测清晰；并且消热差效果佳，可以满足工作环境‑40℃至80℃的温度需求，热稳定性能好；尤其适用于安防监测领域的大范围监测。

技术领域

本技术属于红外光学技术领域，特别涉及一种大靶面低畸变消热差红外镜头。

背景技术

随着安防监控系统变得越来越普及和高端，监控镜头的各方面性能包括视场角、通光孔径、像素、像面大小等也需要进一步优化。作为监控镜头的一种，广角红外镜头具有短焦距视场覆盖率广的特点，应用得越来越广泛。然而其畸变较高，控制得好的畸变一般也在40%至50%之间，并且像面边缘分辨率不高，像差难以校正，边缘像质难以控制，其光学设计难度比较大。

并且，温度对光学材料以及机械材料均会造成一定的影响，导致焦距变化、像面漂移、光学成像质量下降、图像模糊，最终影响镜头的成像性能。为了镜头可以适用于不同的环境，需确保镜头具有一定的温度适应性。

因此在确保消热差的同时，如何实现大靶面、低畸变是现阶段该领域亟待解决的难题。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供一种大靶面低畸变消热差红外镜头，能够实现被动消热差的同时，具有视场角范围大、靶面大、畸变小的特点。具体技术方案如下。

一种大靶面低畸变消热差红外镜头，所述镜头包括从物侧至像侧依次同轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜；所述第一透镜为具有负光焦度、凸面朝向物侧的弯月透镜；所述第二透镜为双凸透镜；所述第三透镜为具有负光焦度、凸面朝向像侧的弯月透镜；所述第四透镜为双凸透镜。

优选地，所述镜头的焦距为10mm，工作波段为8μm-12μm。

优选地，所述第一透镜的像侧面、第二透镜的像侧面、第三透镜的物侧面、第四透镜的像侧面均为非球面，并满足以下公式：

式中，Z为非球面沿光轴方向在高度r的位置时，距非球面顶点的距离矢高；c=1/R，R为镜面的近轴曲率拟合半径；k为圆锥系数；A，B，C，D，E为高次非球面系数。

本方案通过非球面的设计，充分校正成像时出现的像差，提升镜头成像质量。

优选地，所述第一透镜的材料为锗，所述第二透镜、第四透镜的材料为硫系玻璃；所述第三透镜的材料为硒化锌。通过透镜材料锗-硫系玻璃-硒化锌-硫系玻璃的匹配，提升其在不同环境中的工作稳定性。

优选地，所述镜头还包括镜筒；所述第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜沿镜筒内依次设置；所述镜筒内设置有第一压圈、O型圈、第二压圈、第三压圈、隔圈和第四压圈；所述第一透镜通过第一压圈、O型圈、第二压圈固定，所述第二透镜通过第三压圈固定，所述第三透镜通过隔圈固定，所述第四透镜通过隔圈、第四压圈固定。本方案确保了透镜安装的同轴度以及稳定性。

优选地，所述第一透镜和第二透镜之间的空气间隔为6.5mm；所述第二透镜和第三透镜之间的空气间隔为4.7mm；所述第三透镜和第四透镜之间的空气间隔为0.5mm。

优选地，所述第四透镜的像侧依次设有保护窗口和探测器像面，所述第四透镜与探测器像面之间的距离为10.7mm。

优选地，所述第一透镜的中心厚度为2.6mm；所述第二透镜的中心厚度为2.9mm；所述第三透镜的中心厚度为2.8mm；所述第四透镜的中心厚度为4.8mm。