本發(fā)明涉及光學(xué)鏡頭領(lǐng)域，尤其是一種大視場、大相對孔徑的制冷型中波紅外鏡頭和光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、紅外光學(xué)系統(tǒng)因其能夠被動探測物體發(fā)射的紅外輻射，在眾多領(lǐng)域中均有應(yīng)用。常用的可以接收紅外輻射的大靶面探測器主要分為制冷型紅外探測器和非制冷型探測器。其中，制冷型紅外探測器具有靈敏度高、分辨率高、檢測溫度范圍寬等特性，更適用于對紅外系統(tǒng)性能要求更高的場合。

2、制冷型紅外探測器的結(jié)構(gòu)特性使得應(yīng)用于制冷型紅外探測器的紅外光學(xué)鏡頭設(shè)計(jì)存在困難，例如制冷型紅外探測器冷光闌與探測器面的距離固定，即應(yīng)用于制冷型中波紅外系統(tǒng)的后工作距離固定，使得大視場、大相對孔徑光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)難以應(yīng)用于制冷型紅外探測器。目前常見的采用制冷型紅外探測器的光學(xué)系統(tǒng)往往采用二次成像的方式，屬于小視場光學(xué)系統(tǒng)，且系統(tǒng)總長度長。

3、采用制冷型紅外探測器的光學(xué)系統(tǒng)通常光闌會設(shè)置在制冷型紅外探測器的冷光闌上，其嚴(yán)重的非對稱性導(dǎo)致光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)性能下降，而想要提高系統(tǒng)的光學(xué)性能，光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)將會更加復(fù)雜、系統(tǒng)體積更大，光學(xué)系統(tǒng)性能更易受溫度影響，光學(xué)性能熱穩(wěn)定性較差。

4、另外，大視場紅外制冷型光學(xué)系統(tǒng)往往其前組和后組的間隔較短，難以在兩者之間增加其他光學(xué)部件，以致應(yīng)用范圍有限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對上述存在的全部或部分問題，提供一種大視場、大相對孔徑的制冷型中波紅外鏡頭和光學(xué)系統(tǒng)，以解決制冷型紅外探測器光學(xué)鏡頭視場小、相對孔徑小和光學(xué)性能熱穩(wěn)定性差的問題。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種大視場、大相對孔徑的制冷型中波紅外鏡頭，所述鏡頭沿光線前進(jìn)方向包括負(fù)光焦度前組和正光焦度后組；其中，

4、所述負(fù)光焦度前組沿光線前進(jìn)方向依次包括正光焦度透鏡a、負(fù)光焦度透鏡b和負(fù)光焦度透鏡c；

5、所述正光焦度后組沿光線前進(jìn)方向依次包括正光焦度透鏡d、負(fù)光焦度透鏡e、正光焦度透鏡f、負(fù)光焦度透鏡g和正光焦度透鏡h；

6、所述正光焦度透鏡f的物面為非球面，像面為球面；所述正光焦度透鏡a、負(fù)光焦度透鏡b、負(fù)光焦度透鏡c、正光焦度透鏡d、負(fù)光焦度透鏡e、負(fù)光焦度透鏡g和正光焦度透鏡h的物面和像面均為球面。

7、本發(fā)明還提供了一種紅外光學(xué)系統(tǒng)，其包括上述的鏡頭，以及制冷型中波紅外探測器；所述制冷型中波紅外探測器的探測器保護(hù)窗口位于所述正光焦度透鏡h的出射光路上，所述制冷型中波紅外探測器的探測面位于所述鏡頭的焦平面處。

8、綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：

9、本申請為制冷型中波紅外探測器提供了一種大視場、大相對孔徑的光學(xué)無熱化紅外鏡頭，光學(xué)畸變小。本申請的鏡頭具有良好的消熱差性能，光學(xué)性能熱穩(wěn)定性強(qiáng)。本申請鏡頭的透鏡盡量多地采用了球面鏡，降低了光學(xué)鏡頭的制造難度。本申請的鏡頭在前組和后組之間設(shè)計(jì)了較大的改裝空間以便增加光學(xué)部件，適用于反射鏡掃描式多目紅外周視紅外光學(xué)系統(tǒng)等內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊的系統(tǒng)。本申請還重點(diǎn)對透鏡的口徑和厚度進(jìn)行有優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了鏡頭體積和重量的最小化。

技術(shù)特征：

1.一種大視場、大相對孔徑的制冷型中波紅外鏡頭，其特征在于，所述鏡頭沿光線前進(jìn)方向包括負(fù)光焦度前組和正光焦度后組；其中，

2.如權(quán)利要求1所述的大視場、大相對孔徑的制冷型中波紅外鏡頭，其特征在于，所述正光焦度透鏡a為凸面朝向物方的雙彎月球面透鏡，所述負(fù)光焦度透鏡b為凸面朝向物方的雙彎月負(fù)透鏡，所述負(fù)光焦度透鏡c為凸面朝向物方的雙彎月負(fù)透鏡，所述正光焦度透鏡d為凸面朝向物方的雙彎月正透鏡，所述負(fù)光焦度透鏡e為凸面朝向物方的雙彎月負(fù)透鏡，所述正光焦度透鏡f為凸面朝向物方的雙彎月正透鏡，所述負(fù)光焦度透鏡g為凸面朝向物方的雙彎月正透鏡，所述正光焦度透鏡h為凸面朝向像方的雙彎月正透鏡。

3.如權(quán)利要求2所述的大視場、大相對孔徑的制冷型中波紅外鏡頭，其特征在于，所述負(fù)光焦度前組與所述正光焦度后組的間隔，與所述鏡頭的焦距之比不低于9.06，與所述負(fù)光焦度透鏡c的口徑之比不低于2.427，與所述正光焦度透鏡d的口徑之比不低于2.907。

4.如權(quán)利要求2或3所述的大視場、大相對孔徑的制冷型中波紅外鏡頭，其特征在于，所述正光焦度透鏡a的物面的曲率半徑為125～129mm，像面的曲率半徑為193～197mm；所述負(fù)光焦度透鏡b的物面的曲率半徑為92～96mm，像面的曲率半徑為45～51mm；所述負(fù)光焦度透鏡c的物面的曲率半徑為131～135mm，像面的曲率半徑為78～83mm；所述正光焦度透鏡d的物面的曲率半徑為45～51mm，像面的曲率半徑為54～58mm；所述負(fù)光焦度透鏡e的物面的曲率半徑為128～134mm，像面的曲率半徑為65～70mm；所述正光焦度透鏡f的物面的曲率半徑為50～55mm，像面的曲率半徑為216～220mm；所述負(fù)光焦度透鏡g的物面的曲率半徑為110～113mm，像面的曲率半徑為40～45mm；所述正光焦度透鏡h的物面的曲率半徑為-788～-785mm，像面的曲率半徑為-61～58mm。

5.如權(quán)利要求4所述的大視場、大相對孔徑的制冷型中波紅外鏡頭，其特征在于，所述鏡頭各透鏡的焦距與所述鏡頭的焦距的關(guān)系為：

6.如權(quán)利要求5所述的大視場、大相對孔徑的制冷型中波紅外鏡頭，其特征在于，所述正光焦度透鏡a的中心厚度為4.57～5.05mm，所述負(fù)光焦度透鏡b的中心厚度為2.75～3.25mm，所述負(fù)光焦度透鏡c的中心厚度為2.75～3.25mm，所述正光焦度透鏡d的中心厚度為2.85～3.35mm，所述負(fù)光焦度透鏡e的中心厚度為2.95～3.45mm，所述正光焦度透鏡f的中心厚度為4.75～5.25mm，所述負(fù)光焦度透鏡g的中心厚度為2.75～3.25mm，所述正光焦度透鏡h的中心厚度為2.75～3.25mm。

7.如權(quán)利要求6所述的大視場、大相對孔徑的制冷型中波紅外鏡頭，其特征在于，所述正光焦度透鏡a和所述負(fù)光焦度透鏡b之間的中心間隔為0.75～1.25mm，所述負(fù)光焦度透鏡b和所述負(fù)光焦度透鏡c之間的中心間隔為6.00～6.50mm，所述負(fù)光焦度透鏡c與所述正光焦度透鏡d之間的中心間隔為124.75～125.25mm，所述正光焦度透鏡d與所述負(fù)光焦度透鏡e之間的中心間隔為2.95～3.45mm，所述負(fù)光焦度透鏡e與所述正光焦度透鏡f之間的中心間隔為0.75～1.25mm，所述正光焦度透鏡f與所述負(fù)光焦度透鏡g之間的中心間隔為1.95～2.45mm，所述負(fù)光焦度透鏡g與所述正光焦度透鏡h之間的中心間隔為2.35～2.85mm。

8.如權(quán)利要求1所述的大視場、大相對孔徑的制冷型中波紅外鏡頭，其特征在于，所述非球面為標(biāo)準(zhǔn)二次曲面或偶次非球面。

9.如權(quán)利要求1所述的大視場、大相對孔徑的制冷型中波紅外鏡頭，其特征在于，所述正光焦度透鏡a、負(fù)光焦度透鏡b、負(fù)光焦度透鏡c、正光焦度透鏡f和正光焦度透鏡h均為單晶硅材料，所述正光焦度透鏡d、負(fù)光焦度透鏡e和負(fù)光焦度透鏡g均為單晶鍺材料。

10.一種紅外光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-9任一所述的鏡頭，以及制冷型中波紅外探測器；所述制冷型中波紅外探測器的探測器保護(hù)窗口位于所述正光焦度透鏡h的出射光路上，所述制冷型中波紅外探測器的探測面位于所述鏡頭的焦平面處。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種大視場、大相對孔徑的制冷型中波紅外鏡頭和光學(xué)系統(tǒng)，涉及光學(xué)鏡頭領(lǐng)域，用以解決制冷型紅外探測器光學(xué)鏡頭視場小、相對孔徑小和光學(xué)性能熱穩(wěn)定性差的問題。鏡頭沿光線前進(jìn)方向包括負(fù)光焦度前組和正光焦度后組；負(fù)光焦度前組依次包括正光焦度透鏡A、負(fù)光焦度透鏡B和負(fù)光焦度透鏡C；正光焦度后組依次包括正光焦度透鏡D、負(fù)光焦度透鏡E、正光焦度透鏡F、負(fù)光焦度透鏡G和正光焦度透鏡H；除正光焦度透鏡F的物面為非球面外，所有透鏡其余的表面均為球面。該鏡頭具有大視場、大相對孔徑、光學(xué)畸變小、熱穩(wěn)定性好、制造難度低、輕量化、便于改裝等特點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：王炳健,楊偉榮,李歡,李欣,王財(cái)慧,梁帥,劉上乾
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安電子科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15