[发明专利]一种高通光量紧凑型长波红外定焦镜头

说明书

本发明公开了一种高通光量紧凑型长波红外定焦镜头，沿光轴方向从物方到像方依次设置有均为正透镜的第一透镜、第二透镜、第三透镜和探测器，第一透镜为凸面朝向物侧的正弯月形透镜，第二透镜为凸面朝向像方的正弯月形透镜，第三透镜为凸面朝向物侧的正弯月形透镜，第二透镜和第三透镜相隔很近，所述的第一透镜和第二透镜各有一面为非球面，所述的探测器由锗保护窗口和成像面组成，孔径光阑设置在第一透镜的凹面；本发明三片透镜组合很好地平衡了球差、色差、像散、畸变等像差，成像在红外探测器的焦平面，系统像质良好，镜头成像清晰；镜头具备结构简单、体积小、重量轻，光学透过率高，通光量大等优点，此外系统公差不敏感，便于大批量生产。

技术领域

本发明涉及红外光学系统，特别涉及一种高通光量紧凑型长波红外定焦镜头，可广泛应用于军民夜视瞄具领域。

背景技术

近年来，红外热成像技术得到了飞速发展，尤其是非制冷探测技术慢慢成熟，非制冷长波红外热像仪被广泛应用在军事、车载、测温、电力巡线、边界安防等领域，尤其在军事领域有着广泛应用。

与制冷红外热像仪相比，非制冷红外热像仪对温差的响应敏感度要低一些。为了提高非制冷红外热像仪对温差的灵敏度，可以将红外光学系统的相对孔径适当取大。

现有非制冷红外镜头的相对孔径主要是1：1或1：0.9，在阴雨或雾霾天气，此类镜头的成像效果不佳。

发明内容

为了解决在恶劣天气下非制冷红外镜头成像效果不佳问题，本发明提供了一种大相对孔径紧凑型长波红外定焦镜头。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高通光量紧凑型长波红外定焦镜头，沿光轴方向从物方到像方依次设置有均为正透镜的第一透镜、第二透镜、第三透镜和探测器，所述的第一透镜为凸面朝向物侧的正弯月形透镜，具有聚焦光线作用，所述的第二透镜为凸面朝向像方的正弯月形透镜，所述的第三透镜为凸面朝向物侧的正弯月形透镜，第二透镜和第三透镜的间距小于第一透镜和第二透镜的间距，所述的第一透镜和第二透镜各有一面为非球面，所述的探测器由锗保护窗口和成像面组成，还包括孔径光阑，所述的孔径光阑设置在第一透镜的凹面，其中定焦镜头满足下列公式：

FNO为光学系统的F数；f1为第一透镜焦距；f23 为第二透镜、第三透镜的组合焦距；n1为第一透镜的材料折射率；R1为第一透镜凸面的半径，f为镜头的总焦距。

所述的一种高通光量紧凑型长波红外定焦镜头，其第一透镜的焦距f1与镜头总焦距f存在以下关系：

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所述的一种高通光量紧凑型长波红外定焦镜头，其第二透镜的焦距f2与镜头总焦距f存在以下关系：

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所述的一种高通光量紧凑型长波红外定焦镜头，其第三透镜的焦距f3与镜头总焦距f存在以下关系：

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所述的一种高通光量紧凑型长波红外定焦镜头，其第一透镜和第二透镜的凹面为非球面，且满足如下公式：

其中，Z(Y)为非球面沿光轴方向在高度为Y的位置时，距非球面顶点的距离矢高；R为镜片的曲率半径；A₄、A₆、A₈、A₁₀分别为非球面四阶系数、六阶系数、八阶系数和十阶系数。

所述的一种高通光量紧凑型长波红外定焦镜头，其第一透镜、第二透镜和第三透镜均不含衍射面。

所述的一种高通光量紧凑型长波红外定焦镜头，其特征在于，所述第一透镜、第二透镜和第三透镜均采用锗材料。

所述的一种高通光量紧凑型长波红外定焦镜头，其F数为0.7。