一种中波红外大视场镜头

本发明涉及红外光学成像领域，主要涉及一种中波红外大视场镜头。

背景技术：

1、红外光学镜头是一种被动型探测光学系统，尤其是在夜间相较于可见光镜头具有明显的优势。红外光学镜头能够探测并跟踪自发辐射红外线的物体和目标，可以实现目标定位、预警探测、森林防火等功能，在军用和民用领域都有重要的应用。

2、目前红外大视场镜头多采用折返式结构，但这种结构的体积大、成本高、装配困难。这些特点给实际生产和应用带来了不许不便，是目前急需解决的问题。

技术实现思路

1、为了解决红外大视场镜头体积大、成本高、装配困难的问题，本发明提供了一种实现了100％冷光阑效率的折射式中波红外镜头，仅用4片较小口径透镜，透镜材料均选用常见红外材料si和ge。该镜头的装配要求低且成像清晰。

2、为实现上述发明的目的，本发明采取如下技术方案：

3、一种中波红外大视场镜头，包括:镜筒以及安装在镜筒内的透镜组，所述透镜组由在同一光轴上的四个透镜顺次排列组成，所述透镜组沿光轴方向从物方到像方依次为1号透镜、2号透镜、3号透镜和4号透镜，其中：

4、所述1号透镜为弯向物方的正光焦度si弯月透镜；

5、所述2号透镜为弯向物方的负光焦度ge弯月透镜；

6、所述3号透镜为弯向物方的正光焦度si弯月透镜；

7、所述4号透镜为弯向像方的正光焦度ge弯月透镜。

8、所述1号透镜的厚度为5.5mm，其前表面为球面，曲率半径r为-293.31；后表面为球面，曲率半径r为-73.68。

9、所述2号透镜的厚度为5.5mm，其前表面为球面，曲率半径r为-29.66；后表面为球面，曲率半径r为-64.51。

10、所述3号透镜的厚度为3.5mm，其前表面为球面，曲率半径r为-33.23；后表面为偶次非球面，所述偶次非球面参数为：曲率半径r的倒数c＝-1/28.24、圆锥系数k＝-0.831、a2＝-6.78e-7、a3＝-7.28e-9；

11、同时，偶次非球面镜面满足：

12、

13、其中，x为透镜表面在高度为r的位置处，距离透镜顶点的距离矢量高度，a1、a2、a3、a4均为高阶非球面系数。

14、所述4号透镜的厚度为3.52mm，其前表面为偶次非球面，所述偶次非球面参数为：曲率半径r的倒数c＝1/52.23、圆锥系数k＝0.117、a2＝2.68e-6、a3＝-5.13e-9；后表面为球面，曲率半径r为81.1。

15、所述镜头的焦距为22.95mm。

16、所述1号透镜后表面到2号透镜前表面的距离为3mm；所述2号透镜后表面到3号透镜前表面的距离为20mm；所述3号透镜后表面到4号透镜前表面的距离为6.8mm。

17、所述镜头的视场角大于28°。

18、本发明的优点和有益效果是：

19、1.本发明中波红外大视场镜头通过由常见红外材料si和ge制成的1号正光焦度透镜、2号负光焦度透镜、3号正光焦度透镜、4号正光焦度透镜组成小尺寸的折射结构，很好地校正了像差，达到了高成像质量的要求，并且具有装配要求低的特点；

20、2.本发明中波红外大视场镜头适用于分辨率640×512，像元尺寸15μm×15μm的中波红外热像仪，采用一次成像的结构，通过控制出瞳位置与制冷型探测器的冷光阑相匹配，实现100％冷光阑效率。

技术特征：

1.一种中波红外大视场镜头，其特征在于，包括:镜筒以及安装在镜筒内的透镜组，所述透镜组由在同一光轴上的四个透镜顺次排列组成，所述透镜组沿光轴方向从物方到像方依次为1号透镜、2号透镜、3号透镜和4号透镜，其中：

2.根据权利要求1所述的一种中波红外大视场镜头，其特征在于，所述1号透镜的厚度为5.5mm，其前表面为球面，曲率半径r为-293.31；后表面为球面，曲率半径r为-73.68。

3.根据权利要求1所述的一种中波红外大视场镜头，其特征在于，所述2号透镜的厚度为5.5mm，其前表面为球面，曲率半径r为-29.66；后表面为球面，曲率半径r为-64.51。

4.根据权利要求1所述的一种中波红外大视场镜头，其特征在于，所述3号透镜的厚度为3.5mm，其前表面为球面，曲率半径r为-33.23；后表面为偶次非球面，所述偶次非球面参数为：曲率半径r的倒数c＝-1/28.24、圆锥系数k＝-0.831、a2＝-6.78e-7、a3＝-7.28e-9；

5.根据权利要求1所述的一种中波红外大视场镜头，其特征在于，所述4号透镜的厚度为3.52mm，其前表面为偶次非球面，所述偶次非球面参数为：曲率半径r的倒数c＝1/52.23、圆锥系数k＝0.117、a2＝2.68e-6、a3＝-5.13e-9；后表面为球面，曲率半径r为81.1。

6.根据权利要求1所述的一种中波红外大视场镜头，其特征在于，所述镜头的焦距为22.95mm。

7.根据权利要求1所述的一种中波红外大视场镜头，其特征在于，所述1号透镜后表面到2号透镜前表面的距离为3mm；所述2号透镜后表面到3号透镜前表面的距离为20mm；所述3号透镜后表面到4号透镜前表面的距离为6.8mm。

8.根据权利要求1所述的一种中波红外大视场镜头，其特征在于，所述镜头的视场角大于28°。

技术总结本发明提供了一种中波红外大视场镜头，解决了红外镜头成本高、装配难、体积大的问题。该镜头在中波范围内成像清晰，总体结构包括镜筒和安装在镜筒内的透镜组，透镜组沿光轴从物方到像方依次为1号透镜、2号透镜、3号透镜和4号透镜；1号透镜是一个弯向物方的正光焦度Si弯月透镜；2号透镜是一个弯向物方的负光焦度Ge弯月透镜；3号透镜是一个弯向物方的正光焦度Si弯月透镜；4号透镜是一个弯向像方的正光焦度Ge弯月透镜；本发明提供的22.95mm/F2制冷型中波红外大视场光学系统，通过使出瞳位置与制冷型探测器的冷光阑相匹配，实现100％冷光阑效率。技术研发人员：史泽林,罗海波,常铮,祝东远,张然,董刚受保护的技术使用者：中国科学院沈阳自动化研究所技术研发日：技术公布日：2024/5/16