[发明专利]一种中波红外无热化镜头

说明书

本发明提供一种中波红外无热化镜头，解决现有中波红外镜头采用主动补偿措施保持光学系统在宽温度范围内成像性能稳定，而补偿过程影响测量精度，以及调焦机构导致系统体积大、成本高的问题。该镜头包括镜筒以及设在镜筒内的光学系统，光学系统包括沿光轴从左到右依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；第一透镜的左侧为物面，第四透镜的右侧为像面；镜筒材料为铝；第一透镜为一个正光焦度弯向像方的弯月Si透镜；第二透镜为一个负光焦度弯向物方的弯月Ge透镜；第三透镜为一个正光焦度弯向物方的弯月ZnS透镜；第四透镜为一个正光焦度弯向像方的弯月IG6透镜；通过对光学元件材料及光焦度进行匹配设计，可实现光学系统的无热化设计。

技术领域

本发明涉及一种中波红外镜头，具体涉及一种大靶面制冷型中波红外无热化镜头。

背景技术

红外光学系统是一类功能很明显的被动探测光学系统，此类系统能够探测、定位并连续跟踪在红外背景辐射和其他干扰下发射红外线的物体和目标。因此在目标搜寻、预警探测、森林防火等领域具有广阔的应用前景。

由于红外材料的折射率温度系数比可见光玻璃大1～2个数量级，而在高精度探测、预警领域，要求红外系统能够在-40℃～+60℃的温度范围内工作，所以环境温度的变化对红外系统的性能影响很大。

目前中波红外镜头多采用主动补偿措施保持红外光学系统在宽温度范围内成像性能稳定，但温度调焦元件主动补偿过程中会影响测量精度，并且需要温度调焦电机及其控制系统、传感器等机构(调节机构)，增加了系统整体的体积重量和成本。

发明内容

为了解决现有中波红外镜头采用主动补偿措施保持光学系统在宽温度范围内成像性能稳定，而补偿过程影响测量精度，以及调焦机构导致系统体积大、成本高的技术问题，本发明提供了一种中波红外无热化镜头。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种中波红外无热化镜头，其特殊之处在于：包括镜筒以及设置在镜筒内的光学系统，定义光线从左到右入射，所述光学系统包括沿光轴从左到右依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；第一透镜的左侧为物面，第四透镜的右侧为像面；

所述镜筒材料为铝；

所述第一透镜为一个正光焦度弯向像方的弯月Si透镜；

所述第二透镜为一个负光焦度弯向物方的弯月Ge透镜；

所述第三透镜为一个正光焦度弯向物方的弯月ZnS透镜；

所述第四透镜为一个正光焦度弯向像方的弯月IG6透镜。

进一步地，所述第一透镜的厚度为8.5mm，其前表面为球面，曲率半径为52.98；

后表面为球面，曲率半径为78.76；

所述第二透镜的厚度为8.5mm，其前表面为非球面，曲率半径为-58.065，非球面系数为A＝1.24×10^-7，B＝-9.65×10^-9，C＝2.6×10^-11；

后表面为非球面，曲率半径为-100.7，非球面系数为A＝-3.22×10^-7,B＝-1.18×10^-8，C＝2.14×10^-11。

所述第三透镜的厚度为8.5mm，其前表面为非球面，曲率半径为-45.67，非球面系数为A＝2.7×10^-5，B＝-7.93×10^-8，C＝4.49×10^-11；

后表面为非球面，曲率半径为-46.5，非球面系数为A＝2.05×10^-5,B＝-7.03×10^-8，C＝6.09×10^-11；