技术简介：
本专利针对现有广角红外镜头存在衍射面导致透过率低、兼容大像面探测器困难的问题，提出一种无衍射面广角长波红外镜头方案。通过四片非球面锗透镜组合（含负/正光焦度透镜），结合孔径光阑优化光路设计，消除衍射面能量损耗，实现149°超大视场角、高分辨率（640×480）和优异成像质量（MTF＞0.5@20lp/mm），满足安防监控对大视场、高灵敏度的需求。
关键词：无衍射面镜头,长波红外成像
本实用新型属于光学
技术领域：
，具体涉及一种用于长波制冷探测器的无衍射面广角长波红外镜头。
背景技术：
：随着红外成像技术的发展，红外光学系统越来越多的应用于监控领域。然而普通监控镜头视场角在60°左右，如果需要大范围监控就需要多个监控镜头才能实现监控区域全覆盖，导致成本增加。广角镜头由于其视场角在180°左右，因此被广泛应用于安防监控领域。但是现有大部分广角或鱼眼镜头不能搭配主流大像面探测器使用。此外现有广角镜头大多使用衍射面，影响了镜头整体透过率，降低镜头对监控环境的灵敏性。技术实现要素：本实用新型要解决的技术问题是提供一种无衍射面广角长波红外镜头，所使用的透镜没有衍射面，装调方便，成像质量高。为了解决所述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种无衍射面广角长波红外镜头，包括从物方到镜方依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和探测器，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜均未使用衍射面；第一透镜为一片具有负光焦度、凸面朝向物方的弯月形锗负透镜，其朝向物方的面为非球面，第二透镜为一片具有负光焦度、平面朝向物方的锗负透镜，其朝向镜方的面为非球面，第三透镜为一片具有正光焦度、平面朝向物方的锗正透镜，其朝向镜方的面为非球面，第四镜头为一片具有正光焦度、双凸的锗正透镜，其朝向镜方的面为非球面；第二透镜与第三透镜之间设有孔径光阑。进一步的，探测器包括保护窗口和像面，探测器的分辨率为分辨率为640×480，像元大小17μm。进一步的，镜头的有效焦距EFL＝3.5mm，F数＝1.0，光学系统总长＝70mm。进一步的，镜头的全视场平均MTF＞0.5@20lp/mm。进一步的，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜的非球面均满足下列表达式：其中z为非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距非球面顶点的距离矢高，c表示表面的顶点曲率，k为圆锥系数，α2、α3、α4、α5、α6为高次非球面系数。进一步的，镜头的实际水平视场角为：2w＝149°。进一步的，第一透镜朝向物方的面镀类金刚石碳膜，第一透镜朝向镜方的面、第二透镜的表面、第三透镜的表面、第四透镜的表面均镀增透膜。本实用新型的有益效果：本实用新型的所有透镜均未使用衍射面，没有衍射面吸收能量，可以提高镜头的整体透过率，提高成像质量，使用四个透镜，装调方便。附图说明图1是本实用新型提供的无衍射面广角长波红外镜头的光学系统图；图2是本实用新型提供的无衍射面广角长波红外镜头的点列图；图3是本实用新型提供的无衍射面广角长波红外镜头的光学传递函数图(截止分辨率为20lp/mm)；图4是本实用新型提供的无衍射面广角长波红外镜头的象散畸变图；图中：A、物空间，B、孔径光阑，C、保护窗口，D、像面，L1、第一透镜，L2、第二透镜，L3、第三透镜，L4、第四透镜，S1为第一透镜朝向物方的面，S2为第一透镜朝向镜方的面，S3为第二透镜朝向物方的面，S4为第二透镜朝向镜方的面，S5为第三透镜朝向物方的面，S6为第三透镜朝向镜方的面，S7为第四透镜朝向物方的面，S8为第四透镜朝向镜方的面。具体实施方式实施例1下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。该实施例是本实用新型应用于长波非制冷型、分辨率为640×480、像元尺寸为17μm的凝视型焦平面探测器的例子。如图1所示，一种无衍射面广角长波红外镜头，包括从物方(物空间A)到镜方依次设置的第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4和探测器，第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4均未使用衍射面。本实施例中，探测器包括保护窗口C和像面D，窗口C和像面D依次位于第四透镜后方，探测器的分辨率为640×480，像元尺寸为17μm。本实施例中，第一透镜L1为一片具有负光焦度、凸面朝向物方的弯月形锗负透镜，其朝向物方的面S1为非球面。第二透镜L2为一片具有负光焦度、平面朝向物方的锗负透镜，其朝向物方的面S3面为平面，朝向镜方的面S4为非球面。第三透镜L3为一片具有正光焦度、平面朝向物方的锗正透镜，其朝向物方的面S5为平面，朝向镜方的面S6为非球面。第四透镜L4为一片具有正光焦度、双凸的锗正透镜，其朝向镜方的面S8为非球面。第二透镜与第三透镜之间设有孔径光阑B。上述四片透镜中，第一透镜S1表面镀类金刚石碳膜，因为该表面外露。其余S2-S8表面均镀增透膜。本实施例中，镜头的有效焦距EFL＝3.5mm，F数＝1.0，光学系统总长＝70mm。镜头的全视场平均MTF＞0.5@20lp/mm。镜头的实际水平视场角为：2w＝149°。本实施例中，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜的光学结构参数如表1所示：表1本实施例中，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜的非球面均为偶次非球面，均满足下列表达式：，其中z为非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距非球面顶点的距离矢高，c表示表面的顶点曲率，k为圆锥系数，α2、α3、α4、α5、α6为高次非球面系数。本实施例中，表面S1，S4，S6，S8的非球面系数如表2所示；表2表面α2α3α4α5α6S13.4929016e-0062.0972136e-009-5.8246253e-0125.5345397e-0150S44.259678e-0051.3631789e-006-4.8033459e-0800S75.0345141e-0064.0632243e-009-3.906718e-01100S91.5036144e-005-5.0379455e-0081.1363241e-01000下面参照像差分析图对本实用新型的效果做进一步详细的描述。图2-图4是图1所述的无衍射面广角长波红外镜头的具体实施的像差分析图，图2是点列图、图3是光学传递函数图(MTF图)、图4是场曲畸变图；从图中可以发现，各个视场的各种像差得到了很好的校正，弥散斑均校正到接近艾利班大小，MTF接近衍射极限。由此可见，本实用新型无衍射面广角长波红外镜头具有良好的成像质量。最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述的技术方案。因此，尽管本说明书参照上述的实施例对本实用新型已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换；而一切不脱离本实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。当前第1页1 2 3