CN114355584A - 一种红外中长波双波段无热差制冷镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种红外中长波双波段无热差制冷镜头，所述光学***中沿光轴物侧至像侧依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜与第五透镜，所述第一透镜为弯月型负屈光度透镜，凸面朝向物侧；第二透镜为弯月型正屈光度透镜，凸面朝向物侧；第三透镜为弯月型负屈光度透镜，凸面朝向物侧；第四透镜为弯月型正屈光度透镜，凸面朝向物侧；第五透镜为弯月型正屈光度透镜，凸面朝向物侧，该镜头不仅结构简单，分辨率高，实现中波长波红外共焦，而且校正了高低温热差。
Description
技术领域
本发明涉及一种红外中长波双波段无热差制冷镜头。
背景技术
在双波段探测器技术尚不成熟时期，双波段热像仪主要采用两个单波段探测器，配以两个分离光学***或者分光路光学镜头形式，体积重量大。所获取的成像场景不能完全一致，所以必须先进行图像配准再进行图像融合，需要更复杂的图像处理，也往往存在由于图像失配导致景物重影。随着科技进步，双波段单探测器成像技术的发展，国产化的成熟，只需要配单一光学***，带来了更小体积、更低成本、更高稳定性。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种红外中长波双波段无热差制冷镜头，不仅结构简单、紧凑，而且具有高分辨率、稳定性好的特点。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种红外中长波双波段无热差制冷镜头，所述光学***中沿光轴物侧至像侧依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜与第五透镜，所述第一透镜为弯月型负屈光度透镜，凸面朝向物侧；第二透镜为弯月型正屈光度透镜，凸面朝向物侧；第三透镜为弯月型负屈光度透镜，凸面朝向物侧；第四透镜为弯月型正屈光度透镜，凸面朝向物侧；第五透镜为弯月型正屈光度透镜，凸面朝向物侧。
进一步的，包括光阑，所述光阑设置于第五透镜与像侧之间，所述第五透镜与光阑之间间隔设有两窗口。
进一步的，所述第二透镜满足以下条件：f2/f<1，其中，f2为该第二透镜的有效焦距，f为该红外制冷镜头的有效焦距。
进一步的，所述第五透镜以及该红外制冷镜头满足以下条件：2<│f5/f│<3，其中，f5为该第五透镜的有效焦距，f为该红外制冷镜头的有效焦距。
进一步的，所述一种红外中长波双波段无热差制冷镜头的适用光谱范围为：3.7μm~4.8μm以及7.7μm~9.5μm。
进一步的，所述一种红外中长波双波段无热差制冷镜头消热差无热化设计。
进一步的，所述第一透镜镜片材料为多光谱硫化锌。
进一步的，第二透镜镜片材料为硅单晶。
进一步的，第三透镜镜片材料为锗单晶。
进一步的，第四透镜镜片材料为CVD硒化锌。
进一步的，第五透镜镜片材料为锗单晶。
进一步的，所述一种红外中长波双波段无热差制冷镜头所用镜片面型为球面和非球面。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：该红外中长波双波段无热差制冷镜头修正了各个波段的各类像差，使中心与边缘视场都有足够的分辨率，该镜头不仅结构简单，分辨率高，实现中波长波红外共焦，而且校正了高低温热差。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明实施例的光学结构示意图；
图2为本发明实施例中镜头在20℃的MTF曲线示意图；
图3为本发明实施例中镜头在-40℃的MTF曲线示意图；
图4为本发明实施例中镜头在70℃的MTF曲线示意图；
图5为本发明实施例中镜头的MTF vs Field图。
图中：G1-第一透镜，G2-第二透镜，G3-第三透镜，G4-第四透镜，G5-第五透镜。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
如图1~5所示，一种红外中长波双波段无热差制冷镜头，沿光轴物侧至像侧依次包括第一透镜G1、第二透镜G2、第三透镜G3、第四透镜G4与第五透镜G5，所述第一透镜为弯月型负屈光度透镜，凸面朝向物侧；第二透镜为弯月型正屈光度透镜，凸面朝向物侧；第三透镜为弯月型负屈光度透镜，凸面朝向物侧；第四透镜为弯月型正屈光度透镜，凸面朝向物侧；第五透镜为弯月型正屈光度透镜，凸面朝向物侧。
在本发明实施例中，一种红外中长波双波段无热差制冷镜头所用镜片皆为国产光学材质制成。
在本发明实施例中，所述一种红外中长波双波段无热差制冷镜头所用镜片面型为球面和非球面。
在本发明实施例中，所述一种红外中长波双波段无热差制冷镜头的非球面的表面形状均满足下列方程：
其中，z表示曲面离开曲面顶点在光轴方向的距离，c表示曲面顶点的曲率，k表示二次曲面系数，h表示光轴到曲面的距离，B、C、D、E和F分别表示四阶、六阶、八阶、十阶和十二阶曲面系数。
在本发明实施例中，各个透镜的相关参数如表1所示.
表1
在本发明实施例中，各透镜非球面的参数如表2所示。
表2
在本发明实施例中，本发明实现的技术指标如下：
1.焦距：100mm；
2.F/#：2.0；
3.探测器：320X256；
4.像元大小：30μm；
5.适用光谱范围：3.7μm~4.8μm 7.7μm~9.5μm；
6.光学总长：122mm。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的红外中长波双波段无热差制冷镜头。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (7)
1.一种红外中长波双波段无热差制冷镜头，其特征在于：所述光学***中沿光轴物侧至像侧依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜与第五透镜，所述第一透镜为弯月型负屈光度透镜，凸面朝向物侧；第二透镜为弯月型正屈光度透镜，凸面朝向物侧；第三透镜为弯月型负屈光度透镜，凸面朝向物侧；第四透镜为弯月型正屈光度透镜，凸面朝向物侧；第五透镜为弯月型正屈光度透镜，凸面朝向物侧。
2.根据权利要求1所述的一种红外中长波双波段无热差制冷镜头，其特征在于：包括光阑，所述光阑设置于第五透镜与像侧之间。
3.根据权利要求2所述的一种红外中长波双波段无热差制冷镜头，其特征在于：所述第五透镜与光阑之间间隔设有两窗口。
4.根据权利要求1所述的一种红外中长波双波段无热差制冷镜头，其特征在于：所述第二透镜满足以下条件：f2/f<1，其中，f2为该第二透镜的有效焦距，f为该红外制冷镜头的有效焦距。
5.根据权利要求1所述的一种红外中长波双波段无热差制冷镜头，其特征在于：所述第五透镜以及该红外制冷镜头满足以下条件：2<│f5/f│<3，其中，f5为该第五透镜的有效焦距，f为该红外制冷镜头的有效焦距。
6.根据权利要求1所述的一种红外中长波双波段无热差制冷镜头，其特征在于：所述一种红外中长波双波段无热差制冷镜头的适用光谱范围为：3.7μm~4.8μm以及7.7μm~9.5μm。
7.根据权利要求1所述的一种红外中长波双波段无热差制冷镜头，其特征在于：所述一种红外中长波双波段无热差制冷镜头消热差无热化设计。
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