[发明专利]一种制冷型中波红外消热差光学镜头

说明书

本发明提供了一种制冷型中波红外消热差光学镜头，解决现有光学系统的消热差设计，存在体积大、质量重、可靠性低；或者结构相对复杂、视场较小、成像质量较差的问题。该镜头包括镜筒以及设置在镜筒内的中波红外光学系统，中波红外光学系统包括从物面至像面依次同轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；镜筒的材料为铝；第一透镜为一个正光焦度弯向像方的弯月硅透镜；第二透镜为一个负光焦度双凹锗透镜；第三透镜为一个正光焦度弯向物方的弯月硅透镜；第四透镜为一个正光焦度双凸硒化锌透镜；定义透镜光线入射面为前表面，光线出射面为后表面；第二透镜的前表面、第二透镜的后表面、第四透镜的前表面均为高次非球面。

技术领域

本发明涉及一种中波红外光学镜头，具体涉及一种制冷型中波红外消热差光学镜头。

背景技术

红外成像技术已经在航空航天、安防搜救、工业生产等领域起到了不可替代的作用，环境适应性强和结构紧凑是其发展方向。由于红外光学材料的折射率温度系数较大，环境温度变化会引起红外光学系统的焦距、像面位置及像差的变化，使成像质量下降。为了能在宽温度变化环境中工作，得到较好的成像质量，消热差研究和设计非常必要。光学系统消热差设计是指在光学系统优化设计时，将温度引起的热像差连通几何像差一并进行消除，从而使光学系统能够在大的温度变化范围内成像良好。目前，消热差方法主要有机电主动式、机械被动式和光学被动式。

机电主动式，通过热传感器的自动探测环境的温度变化，再由处理器实时计算出温度变化引起的像面位移，并控制电机带动透镜产生轴向位移。这种方法采用了热传感器，能够处理系统温度的梯度变化，准确求解温度与像面位移的关系。但这种方式需要电源、控制电路以及执行机械机构，将增加系统的体积、质量，同时导致系统的可靠性降低。

机械被动式，主要通过选择对温度变化敏感的材料或记忆合金，用产生透镜的轴向位移补偿温度变化引起的像面位移，该方式的缺点是可靠性一般，且系统重量重。

光学被动式消热差方法以其质量小、无功耗、可靠性高等特点已成为光学系统消热差的首选方法，通过匹配透镜与镜头结构件的热性能消除热差。而现有光学被动式消热差方法多用于长波红外光学系统或非制冷型中波红外光学系统中，使得光学系统结构相对复杂、视场较小、成像质量较差。

发明内容

为了解决现有光学系统的消热差设计，存在体积大、质量重、可靠性低；或者结构相对复杂、视场较小、材料种类多、制造成本高、成像质量较差的技术问题，本发明提供了一种制冷型中波红外消热差光学镜头。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种制冷型中波红外消热差光学镜头，其特殊之处在于：包括镜筒以及设置在镜筒内的中波红外光学系统，所述中波红外光学系统包括从物面至像面依次同轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；

所述镜筒的材料为铝；

所述第一透镜为一个正光焦度朝向物方凸的弯月硅透镜；

所述第二透镜为一个负光焦度双凹锗透镜；

所述第三透镜为一个正光焦度朝向像方凸的弯月硅透镜；

所述第四透镜为一个正光焦度双凸硒化锌透镜；

定义透镜光线入射面为前表面，光线出射面为后表面；第二透镜的前表面、第二透镜的后表面、第四透镜的前表面均为高次非球面。

进一步地，所述第一透镜的厚度为6.5mm，其前表面为球面，曲率半径为40.71mm；后表面为球面，曲率半径为71.16mm；