一种大视场长波红外鱼眼镜头制造技术

本实用新型专利技术公开了一种大视场长波红外鱼眼镜头，从物方至像方依次有五组透镜，包括：具有负光焦度的第一透镜，为一片凸面朝向物方的弯月形锗负透镜；具有负光焦度的第二透镜，为一片双凹形的锗负透镜；具有正光焦度的第三透镜，为一片弯月形的锗正透镜；具有正光焦度的第四透镜，为一片凸面朝向像方的弯月形锗负透镜；具有正光焦度的第五透镜，为一片平凸形锗正透镜。本实用新型专利技术可在190°大视场范围内成像，同时F数为1，适用于800x600，像元大小17μm的长波非制冷探测器；在长波波段有良好的成像效果，光轴稳定性高，结构稳定，光学视场大；相比同类型镜头体积小，重量轻，更经济实用。

A Large Field of View Long Wave Infrared Fisheye Lens

The utility model discloses a large field of view long-wave infrared fisheye lens, which has five sets of lenses in turn from object to image, including: the first lens with negative light focus, a crescent-shaped germanium negative lens with convex face facing object; the second lens with negative light focus, a double concave germanium negative lens; the third lens with positive light focus, a crescent-shaped germanium positive lens. The fourth lens with positive focal power is a meniscus germanium negative lens with convex face facing the image square; the fifth lens with positive focal power is a flat convex germanium positive lens. The utility model can image in a wide field of view of 190 degrees, and F number is 1, which is suitable for 800x600 long-wave uncooled detectors with pixel size of 17 microns; it has good imaging effect in the long-wave band, high optical axis stability, stable structure and large optical field of view; compared with the same type of lens, it is smaller in size, lighter in weight, more economical and practical.

【技术实现步骤摘要】
一种大视场长波红外鱼眼镜头
本技术属于光学
，涉及一种用于长波红外非制冷探测器的大视场长波红外鱼眼镜头。
技术介绍
鱼眼镜头是属于超广角镜头中的一种特殊镜头，它的视场超过人眼所能看到的范围。作为在可见光摄影领域有突出表现的一种镜头，在红外领域也开始慢慢变得开始被重视了起来。在导航、监视、定位等方面，特别是现在战争对信息获取技术的需求，鱼眼镜头都有着一定的优势。鱼眼镜头的设计又与一般成像镜头设计有着一定的区别，具有平面对称光学系统的成像特性，赛德尔像差理论不适用于此。因此在大视场的追求上与成像质量上存在一定的取舍。因此需要一种在满足一定成像效果的基础上，视场做的尽量大的红外鱼眼镜头。
技术实现思路
本技术提供了一种大视场长波红外鱼眼镜头，要解决的技术问题是提供一种光学视场大，便于携带，体积小，成像质量高的镜头。其工作波段为8～12微米，焦距为3.91mm，F数＝1，适配分辨率为800x600，像元大小17微米的非制冷探测器，光学系统总长61.27mm，最大口径58mm。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案为：一种大视场长波红外鱼眼镜头，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，其朝向物方的一侧为非球面；所述第二透镜具有负光焦度，为一片双凹形锗单晶负透镜，其朝向像方的一侧为非球面；所述第三透镜具有正光焦度，为一片凸面朝向像方的弯月形锗单晶正透镜，其朝向像方的一侧为非球面；所述第四透镜具有正光焦度，为一片凸面朝向像方的弯月形锗单晶正透镜，其朝向像方的一侧为非球面；所述第五透镜具有正光焦度，为一片凸面朝向像方的平凸形锗单晶正透镜，其凸面为非球面；在所述第五透镜后为长波非制冷探测器部分，包括保护窗口和像面；光阑位于第四透镜前方。所述镜头满足如下参数：所述镜头的有效焦距EFL＝3.91mm，F数＝1，光学系统总长＝61.27mm，适配探测器分辨率800x600，像元大小17μm。所述镜头的水平视场角范围为：2w＝120.2°。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。本技术的有益效果为：拥有190°光学全视场，光学系统总长为61.27mm，最大口径58mm。结构紧凑，光学总长小。不存在衍射面，只有非球面，加工方便，可靠性高。同时使用折射式光学结构，装调简便，易于量产。整个视场范围内成像质量优良，全视场的平均MTF>0.728@20lp/mm。附图说明图1是本技术提供的大视场长波红外鱼眼镜头的光学系统图；图2是本技术提供的大视场长波红外鱼眼镜头的点列图；图3是本技术提供的大视场长波红外鱼眼镜头的光学传递函数图(截止分辨率为20lp/mm)；图4是本技术提供的大视场长波红外鱼眼镜头的场曲畸变图；其中，100-物空间，L1-第一透镜，L2-第二透镜，L3-第三透镜，S7-光阑，L4-第四透镜，L5-第五透镜，101-探测器保护窗口，102-像面，S1～S6、S8～S11为透镜各个表面。具体实施方式以下结合附图，通过实施例对本技术做进一步详细说明。该实施例是本技术应用于长波非制冷型分辨率800×600像元尺寸17μm凝视型焦平面探测器的例子。图1为本技术的光学系统图。如图1所示，本实施由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、光阑S7、正光焦度的第四透镜L4、正光焦度的第五透镜L5以及最后的探测器101、102组成。第一透镜L1，为凸面朝向物方的负透镜，材料为锗单晶，S1表面为非球面。第二透镜L2，为双凹形为负透镜，材料为锗单晶，S4表面为非球面。第三透镜L3，为弯月形的正透镜，材料为锗单晶，S6表面为非球面。S7面为光阑面。第四透镜L4，为凸面朝向像方的弯月形正透镜，材料为锗单晶，S8表面为非球面。第五透镜L5，为凸面朝向像方的平凸形正透镜，材料为锗单晶，其中S10面为非球面。长波非制冷探测器包括：保护窗口101，成像面102，分辨率为800x600，像元大小17μm。以上五片透镜中，第一透镜S1表面镀类金刚石碳膜，因为该表面外露，需要镀类金刚石碳膜碳膜起保护性作用，其余S2～S6、S8～S11表面均镀增透膜。表1为本技术的光学结构参数：表1表面曲率半径厚度(间隔)材料口径S140.1984GE_LONG58S228.59518.4845.4S3-55.152GE_LONG10.5S434.9656.2813.4S5-128.233GE_LONG18.4S6-29.4376.3621S7Infinity1.6511.63S8-69.31.8GE_LONG12.6S9-41.1516.3715S10Infinity2.5GE_LONG19S11-41.7626.4519以上五片透镜中提及的非球面，均为偶次非球面，其表达式如下其中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。表2为表面S1，S4，S7，S9，S11的非球面系数：表2表面4th6th8th10th12thS14.068E-74.271E-11-3.827E-1300S41.027E-44.803E-8-5.732E-900S7-4.736E-6-2.227E-86.892E-1100S9-3.065E-56.021E-7-2.476E-900S1115.746E-6-1.749E-81.136E-1000下面参照像差分析图对本技术的效果做进一步详细的描述。图2-图4是图1所述的大视场长波红外鱼眼镜头的具体实施例的像差分析图，图2是点列图、图3是MTF图、图4是场曲畸变图。从图中可以发现，各个焦段的各种像差得到了很好的校正，弥散斑均校正到接近艾利斑大小，MTF接近衍射极限。所述镜头的有效焦距EFL＝3.91mm，F数＝1，光学系统总长＝61.27mm，适配探测器分辨率800x600，像元大小17μm。所述镜头的水平视场角范围为：2w＝120.2°。由此可见，本技术大视场长波红外鱼眼镜头具有大视场及良好的成像质量。最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术而并非限制本技术所描述的技术方案。因此，尽管本说明书参照上述的实施例对本技术已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本技术进行修改或等同替换；而一切不脱离本技术的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本技术的权利要求范围当中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大视场长波红外鱼眼镜头，其特征在于：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，其朝向物方的一侧为非球面；所述第二透镜具有负光焦度，为一片双凹形锗单晶负透镜，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；所述第四透镜具有正光焦度，为一片凸面朝向像方的弯月形锗单晶正透镜，其朝向像方的一侧为非球面；所述第五透镜具有正光焦度，为一片凸面朝向像方的平凸形锗单晶正透镜，其朝向像方的一侧为非球面；在所述第五透镜后为长波非制冷探测器部分，包括保护窗口和像面；光阑位于第四透镜前方。

【技术特征摘要】
1.一种大视场长波红外鱼眼镜头，其特征在于：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，其朝向物方的一侧为非球面；所述第二透镜具有负光焦度，为一片双凹形锗单晶负透镜，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；所述第四透镜具有正光焦度，为一片凸面朝向像方的弯月形锗单晶正透镜，其朝向像方的一侧为非球面；所述第五透镜具有正光焦度，为一片凸面朝向像方的平凸形锗单晶正透镜，其朝向像方的一侧为非球面；在所述第五透镜后为长波非制冷探测器部分，包括保护窗口和像面；光阑位于第四透镜前方。2.根据权利要求1所述的大视场长波红外鱼眼镜头，其特征在于，所述镜头满足如...

【专利技术属性】
技术研发人员：王胜龙，雷季东，
申请(专利权)人：北京蓝思泰克科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11