一种长波红外显微镜头的制作方法

本发明属于红外光学，特别涉及一种长波红外显微镜头。

背景技术：

1、红外热像仪利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。

2、由于长波红外探测器价格通常远低于中波红外探测器，因此长波红外显微镜具有更高的价格优势而备受青睐。而普通的长波红外成像镜头，由于工作距离和放大倍率的限制，无法在近距离高性能地成像，难以分辨出标的物的温度分布细节。随着红外热成像仪的应用越来越广泛，对红外热成像仪的性能要求越来越高，因此有必要设计能获取细节更清晰的成像的长波红外显微镜头。

3、现有技术的长波红外显微镜头为了获取清晰的成像，往往设有多块透镜，结构复杂，且成本相对较高。

技术实现思路

1、为了解决以上问题，本发明提出了一种长波红外显微镜头，具有大靶面、成像清晰的特点，并且透镜数量少；具体技术方案如下：

2、一种长波红外显微镜头，所述镜头设有三块透镜，分别为在物面和像面之间依次同轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜；所述第一透镜为物侧面为凹面的弯月正透镜，所述第二透镜为物侧面为凹面的弯月负透镜，所述第三透镜为物侧面为凸面的弯月正透镜。

3、进一步地，所述第一透镜的中心厚度为4.5mm，物侧面曲率半径为-125.737mm，像侧面曲率半径为-62.685mm；所述第二透镜的中心厚度为4mm，物侧面曲率半径为-96.216mm，像侧面曲率半径为-126.456mm；所述第三透镜的中心厚度为5mm，物侧面曲率半径为89.473mm，像侧面曲率半径为299.848mm；所述第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为25mm；所述第二透镜与第三透镜之间的空气间隔为10.762mm。

4、进一步地，所述三块透镜的材质均为锗单晶。

5、进一步地，所述第一透镜的物侧面、第二透镜的物侧面、第三透镜的像侧面为非球面，并满足非球面公式：

6、

7、其中，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。

8、进一步地，所述第二透镜的物侧面为衍射面，并满足衍射面在zemax中的表达方程：

9、m(b1ρ2+b2ρ4+b3ρ6)；

10、其中，m为衍射级次，衍射级次为1，b1、b2、b3为衍射面位相系数，b1＝ -13.442，b2＝3.278，b3＝-0.635，归化半径ρ为21.5。

11、进一步地，所述第一透镜的物侧面设有光阑。

12、进一步地，所述镜头工作波段为8μm-12μm，放大倍数为1.7，物方数值孔径为0.52，像元数为640×512，像元大小为17μm。

13、与现有技术相比，上述技术方案之一或多个技术方案能达到至少以下有益效果之一：

14、本发明镜头具有大靶面、成像清晰的特点的同时，镜头结构简单、透镜数量仅三块。

技术特征：

1.一种长波红外显微镜头，其特征在于，所述镜头设有三块透镜，分别为在物面和像面之间依次同轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜；所述第一透镜为物侧面为凹面的弯月正透镜，所述第二透镜为物侧面为凹面的弯月负透镜，所述第三透镜为物侧面为凸面的弯月正透镜。

2.根据权利要求1所述长波红外显微镜头，其特征在于，所述第一透镜的中心厚度为4.5mm，物侧面曲率半径为-125.737mm，像侧面曲率半径为-62.685mm；所述第二透镜的中心厚度为4mm，物侧面曲率半径为-96.216mm，像侧面曲率半径为-126.456mm；所述第三透镜的中心厚度为5mm，物侧面曲率半径为89.473mm，像侧面曲率半径为299.848mm；所述第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为25mm；所述第二透镜与第三透镜之间的空气间隔为10.762mm。

3.根据权利要求1所述长波红外显微镜头，其特征在于，所述三块透镜的材质均为锗单晶。

4.根据权利要求1所述长波红外显微镜头，其特征在于，所述第一透镜的物侧面、第二透镜的物侧面、第三透镜的像侧面为非球面，并满足非球面公式：

5.根据权利要求1所述长波红外显微镜头，其特征在于，所述第二透镜的物侧面为衍射面，并满足衍射面在zemax中的表达方程：

6.根据权利要求1所述长波红外显微镜头，其特征在于，所述第一透镜的物侧面设有光阑。

7.根据权利要求1至6任意一项所述长波红外显微镜头，其特征在于，所述镜头工作波段为8μm-12μm，放大倍数为1.7，物方数值孔径为0.52，像元数为640×512，像元大小为17μm。

技术总结本发明属于红外光学技术领域，公开了一种长波红外显微镜头。所述镜头设有三块透镜，分别为在物面和像面之间依次同轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜；所述第一透镜为物侧面为凹面的弯月正透镜，所述第二透镜为物侧面为凹面的弯月负透镜，所述第三透镜为物侧面为凸面的弯月正透镜。本长波红外显微镜头透镜数量少的同时，还具有大靶面、成像清晰的特点；工作波段为8μm‑12μm，放大倍数为1.7，物方数值孔径为0.52，可匹配像元数为640×512、像元大小为17μm的探测器使用。技术研发人员：霍亚敏,刘自强受保护的技术使用者：安徽光智科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29