一种中波红外镜头及探测器制造技术

本申请公开了一种中波红外镜头，其特征在于，包括从物方至像方依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、反射镜和第四透镜，第一透镜和第二透镜均具有负光焦度，第三透镜和第四透镜均具有正光焦度，入射光依次经过第一透镜、第二透镜和第三透镜后被反射镜改变传播方向，最终经过第四透镜射出，其中，第一透镜为凸面朝向物方的弯月形负透镜，第二透镜为双凹形负透镜，第三透镜为凸面朝向像方的弯月形正透镜，第四透镜为双凸形正透镜。本申请采用一次成像系统，有效减小了镜头的体积和重量，同时对畸变量进行控制，提高了对探测目标位置的精准输出。准输出。准输出。

【技术实现步骤摘要】
一种中波红外镜头及探测器


[0001]本申请涉及光学镜头
，特别涉及一种中波红外镜头及探测器。

技术介绍

[0002]近年来，红外热成像系统在军事、安防等方面得到广泛应用，同时相关技术得到快速发展。因中波红外镜头对特征目标探测识别率高，可以实现全天候实时成像，因此在边防、海关、机场等地方装备需求在不断增涨。
[0003]特征目标探测需要高灵敏度、大视场角，而目前使用的警戒装备主要使用长波非制冷型镜头或周视扫描中波制冷镜头，其中长波非制冷型镜头探测灵敏度低，而周视扫描中波制冷镜头体积大，镜片数量多，透过率较低，这两种镜头均无法满足个目标探测的需要。针对提高近距离灵敏度和降低镜头体积的要求，需要提出一种中波红外镜头。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种中波红外镜头及探测器，用以解决现有技术中长波非制冷型镜头探测灵敏度低，而周视扫描中波制冷镜头体积大，镜片数量多，透过率较低，这两种镜头均无法满足个目标探测需要的问题。
[0005]一方面，本申请实施例提供了一种中波红外镜头，包括从物方至像方依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、反射镜和第四透镜，第一透镜和第二透镜均具有负光焦度，第三透镜和第四透镜均具有正光焦度，入射光依次经过第一透镜、第二透镜和第三透镜后被反射镜改变传播方向，最终经过第四透镜射出，其中，第一透镜为凸面朝向物方的弯月形负透镜，第二透镜为双凹形负透镜，第三透镜为凸面朝向像方的弯月形正透镜，第四透镜为双凸形正透镜。
[0006]另一方面，本申请实施例还提供了一种中波红外探测器，包括上述的中波红外镜头。
[0007]本申请中的一种中波红外镜头及探测器，具有以下优点：1.本申请提出的中波红外镜头适配1280*1024@12μm中波制冷型探测器，全视场角≥83.6
°
，在所要求的42lp/mm下，成像性能良好。
[0008]2.本申请的光学系统的F数为2.0，系统通光量高，灵敏度满足要求。
[0009]3.本申请的中波红外镜头畸变≤5%。
[0010]4.本申请的中波红外镜头长度≤45mm，体积小，重量轻，结构紧凑。
[0011]5.本申请采用光学无热化设计消除热差、色差，在较大温度范围内实现无热化，减少运动机构，结构稳定可靠。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013]图1为本申请实施例提供的一种中波红外镜头的结构示意图；图2为本申请实施例提供的一种中波红外镜头在42lp/mm传递函数曲线示意图；图3为本申请实施例提供的一种中波红外镜头的畸变示意图。
具体实施方式
[0014]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0015]图1为本申请实施例提供的一种中波红外镜头的结构示意图。本申请实施例提供了一种中波红外镜头，包括从物方至像方依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、反射镜和第四透镜，第一透镜和第二透镜均具有负光焦度，第三透镜和第四透镜均具有正光焦度，入射光依次经过第一透镜、第二透镜和第三透镜后被反射镜改变传播方向，最终经过第四透镜射出，其中，第一透镜为凸面朝向物方的弯月形负透镜，第二透镜为双凹形负透镜，第三透镜为凸面朝向像方的弯月形正透镜，第四透镜为双凸形正透镜。
[0016]示例性地，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和反射镜分别为A、B、C、D和E，且第一透镜A、第二透镜B、第三透镜C的轴线重合，第三透镜C的轴线在反射镜E上的交点与第四透镜D的轴线在反射镜E上的交点重合，因此当入射光依次经过第一透镜A、第二透镜B和第三透镜C后照射在反射镜E上，经过反射镜E的反射使入射光的方向发生变化，反射光经过第四透镜D后顺利射出。
[0017]在本申请的实施例中，反射镜E将入射光方向改变90度，即入射光和出射光之间的夹角为90
°
，通过这种光路折转的方式大大缩小了镜头的体积，当然，在其他实施例中，还可以将入射光以其他角度进行折转，例如60
°
、120
°
等。而且本申请中透镜的数量仅为四片，镜头整体的体积和重量也大大减小。
[0018]进一步地，第一透镜和第二透镜的材料均为锗，第三透镜的材料为硫化锌ZNS，第四透镜的材料为硫系玻璃IRG206。
[0019]在一种可能的实施例中，第一透镜的物方表面和像方表面、第二透镜的物方表面和像方表面、第三透镜的物方表面和像方表面、第四透镜的物方表面均为非球面，第四透镜的物方表面也是二元衍射面。
[0020]示例性地，第一透镜A的物方表面和像方表面分别为S1和S2，第二透镜B的物方表面和像方表面分别为S3和S4，第三透镜C的物方表面和像方表面分别为S5和S6，反射镜E的反射面为S7，第四透镜D的物方表面和像方表面分别为S8和S9。各个透镜和反射镜的光学结构参数如表1所示。
[0021]表1光学结构参数表
第一透镜A、第二透镜B、第三透镜C和第四透镜D的非球面表面均为偶次非球面，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，其等于曲率半径的倒数，c=1/r，k为圆锥系数，k=0，为高次非球面系数。
[0022]表2为表面S1、S2、S3、S4、S5、S6、S8的非球面系数：表2 各表面的非球面系数表面S8的二元衍射面表达式如下：其中为衍射面的位相，是衍射面的规划半径、
为衍射面的相位系数，如表3所示。
[0023]表3 表面S8的相位系数本申请采用四片透镜不但大大减小了镜头的体积和重量，而且使光的透过率提升，进而提升了镜头的探测灵敏度。进一步地，本申请中的反射镜E表面镀有反射膜，而且第一透镜A、第二透镜B、第三透镜C和第四透镜D表面镀有减反膜，可以进一步减小光在镜头内部传输时的损失，进而进一步提高光的透过率。
[0024]图2可看出镜头在42lp/mm的特征频率下传递函数曲线接近衍射极限，成像质量优良。图3可看出镜头畸变小于5%，对成像质量影响较小。
[0025]本申请实施例还提供了一种中波红外探测器，包括上述的中波红外镜头。该探测器为凝视型焦平面中波制冷探测器，其分辨率优选为1280*1024，像元尺寸为12um。
[0026]尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中波红外镜头，其特征在于，包括从物方至像方依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、反射镜和第四透镜，所述第一透镜和第二透镜均具有负光焦度，所述第三透镜和第四透镜均具有正光焦度，入射光依次经过所述第一透镜、第二透镜和第三透镜后被所述反射镜改变传播方向，最终经过所述第四透镜射出，其中，所述第一透镜为凸面朝向物方的弯月形负透镜，所述第二透镜为双凹形负透镜，所述第三透镜为凸面朝向像方的弯月形正透镜，所述第四透镜为双凸形正透镜。2.根据权利要求1所述的一种中波红外镜头，其特征在于，所述第一透镜和第二透镜的材料均为锗，所述第三透镜的材料为硫化锌，所述第四透镜的材料为IRG206。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：焦洋洋，陈继铭，闫福文，杨遥，韩雷，
申请(专利权)人：西安中科立德红外科技有限公司，
类型：发明
国别省市：