本實(shí)用新型涉及光學(xué)
技術(shù)領(lǐng)域:
,尤其涉及一種中波制冷型雙視場紅外光學(xué)鏡頭。
背景技術(shù):
:紅外成像系統(tǒng)憑借抗干擾能力強(qiáng),可全天工作等優(yōu)點(diǎn),已被廣泛應(yīng)用于目標(biāo)探測和跟蹤識別等領(lǐng)域,而制冷型探測器的探測度要比非制冷型高出1~2個數(shù)量級,在某些應(yīng)用中,希望擁有高的探測度,能夠同時實(shí)現(xiàn)探測和識別的功能。由于制冷探測器冷光闌在后,如果使用連續(xù)變焦,制造成本比較高,視場切換過程比較慢,所以需要一種能夠同時兼顧短焦探測,長焦識別,能夠?qū)崿F(xiàn)快速視場切換、制造成本合適的鏡頭。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:為實(shí)現(xiàn)上述目的,本實(shí)用新型提供了一種中波制冷型雙視場紅外光學(xué)鏡頭,能夠同時兼顧短焦探測、長焦識別,能夠?qū)崿F(xiàn)快速視場切換、制造成本合適,其技術(shù)方案如下所述:一種中波制冷型雙視場紅外光學(xué)鏡頭,從物方到像方依次包括前固定組、變倍組、第一后固定組、第二后固定組;所述前固定組,具有正屈光度,對光進(jìn)行匯聚,包括一片凸面朝向物側(cè)的彎月形硅正透鏡;所述變倍組,具有負(fù)屈光度,用于焦距的切換,包括一片凸面朝向物側(cè)的彎月形鍺負(fù)透鏡;所述第一后固定組,具有正屈光度,包括一片凸面朝向物方的彎月形硅正透鏡;所述第二后固定組,具有負(fù)屈光度,包括一片凸面朝向物側(cè)的彎月形鍺負(fù)透鏡。所述變倍組的第一面為高次非球面。所述第二后固定組的第二面采用高次非球面。所述中波制冷型雙視場紅外光學(xué)鏡頭的工作波段為3~5μm。所述中波制冷型雙視場紅外光學(xué)鏡頭的F數(shù)為4。其中,F(xiàn)/#指鏡頭的直徑和焦距的比值,是光學(xué)專業(yè)術(shù)語,沒有單位。所述中波制冷型雙視場紅外光學(xué)鏡頭適配分辨率640×512、像元大小15μm的中波制冷探測器。該光學(xué)系統(tǒng)可在40/100mm兩個視場內(nèi)內(nèi)成像質(zhì)量良好,并能夠?qū)崿F(xiàn)焦距快速切換。附圖說明圖1是本實(shí)用新型窄視場、長焦距光路圖;圖2是本實(shí)用新型寬視場、短焦距光路圖;圖3是本實(shí)用新型窄視場、長焦距彌散斑圖;圖4是本實(shí)用新型寬視場、短焦距彌散斑圖;圖5是本實(shí)用新型窄視場、長焦距光學(xué)傳遞函數(shù)圖,截止分辨率為20llp/mm;圖6是本實(shí)用新型寬視場、短焦距光學(xué)傳遞函數(shù)圖,截止分辨率為20llp/mm;圖7是本實(shí)用新型窄視場、長焦距象散畸變圖;圖8是本實(shí)用新型寬視場、短焦距象散畸變圖;其中,110-物空間,L1-前固定組,L2-變倍組,L3-第一后固定組,L4-第二后固定組,111-第一探測器保護(hù)窗口,112-冷光闌,113-第二探測器保護(hù)窗口,114-像面,S1~S8為透鏡各個表面。具體實(shí)施方式本實(shí)用新型從物方到像方依次設(shè)置第一彎月正透鏡L1,第二彎月負(fù)透鏡L2,第三彎月正透鏡L3,第四彎月正透鏡L4,第一探測器保護(hù)窗口111,冷光闌112,第二探測器保護(hù)窗口113和像面114,第二負(fù)透鏡可沿軸向在第一透鏡L1和第三透鏡L3之間移動,分別構(gòu)成窄視場光路和寬視場光路。光學(xué)系統(tǒng)處于短焦時,外界輻射通過前固定組、變倍組、后固定組匯聚到探測器焦平面上;光學(xué)系統(tǒng)處于長焦時,外界輻射通過前固定組、變倍組、后固定組匯聚到探測器焦平面上。本實(shí)用新型提供的中波制冷型雙視場紅外光學(xué)鏡頭,采用高次非球面改善系統(tǒng)像質(zhì),采用GE和SI兩種材料進(jìn)行色差的矯正。并滿足如下參數(shù):所述中波制冷型雙視場紅外光學(xué)鏡頭的有效焦距EFL=40/100mm,F(xiàn)數(shù)=4,光學(xué)系統(tǒng)總長=119mm,適配探測器分辨率640×512,像元大小15μm。以下結(jié)合附圖,通過實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解,此處所描述的具體實(shí)施例僅用于解釋本實(shí)用新型,并不僅限于本實(shí)用新型。圖1、圖2分別為本實(shí)用新型在焦距100,和40mm時的光學(xué)系統(tǒng)圖,所述鏡頭的結(jié)構(gòu)相同,以其中一個圖為例作為說明。如圖1所示,本實(shí)施由正光焦度的前固定組L1、負(fù)光焦度的變倍組L2、正光焦度的后固定組L3、L4組成。前固定組L1即第一透鏡,為凸面朝向物方的正透鏡,材料為硅單晶,該片鏡片口徑大,因此不使用非球面;變倍組L2即第二透鏡,為凸面朝向物方的負(fù)透鏡,材料為鍺單晶,S3表面為高次非球面。該透鏡是移動鏡片,起到了變倍和調(diào)焦的作用,總移動行程28.9mm;第一后固定組L3即第三透鏡,為凸面朝向物方的正透鏡,材料為硅單晶;第二后固定組L4即第四透鏡,為凸面朝向物方的彎月形正透鏡,材料為鍺單晶,S8表面為高次非球面。光線經(jīng)過探測器保護(hù)窗口1-111,光闌-112,保護(hù)窗口2-113,最后成像在像面114,分辨率為640×480,像元大小15μm。以上四片透鏡中,第一透鏡S1表面鍍類金剛石碳膜,因?yàn)樵摫砻嫱饴?,需要鍍類金剛石碳膜碳膜起保護(hù)性作用,其余S2~S8表面均鍍增透膜。表1為本實(shí)用新型在焦距100mm,40mm時的光學(xué)結(jié)構(gòu)參數(shù):表1以上4片透鏡中提及的非球面,均為偶次非球面,其表達(dá)式如下:z=cr21+1-(1+k)c2r2+α2r4+α3r6+α4r8+α5r10+α6r12]]>其中z為非球面沿光軸方向在高度為r的位置時,距非球面頂點(diǎn)的距離矢高,c表示表面的頂點(diǎn)曲率,k為圓錐系數(shù),α2、α3、α4、α5、α6為高次非球面系數(shù)。表2為表面S5的非球面系數(shù):表2表面S3-3.43873e-0074.3809e-09-2.71740e-0111.53114e-014-6.81480e-017S88.3355E-0064.288E-008-1.52051E-0092.25823E-11-1.34323E-13最后應(yīng)說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型而并非限制本實(shí)用新型所描述的技術(shù)方案。因此,盡管本說明書參照上述的實(shí)施例對本實(shí)用新型已進(jìn)行了詳細(xì)的說明,但是,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,仍然可以對本實(shí)用新型進(jìn)行修改或等同替換;而一切不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn),其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。當(dāng)前第1頁1 2 3