一种大口径超高分辨率的红外镜头的制作方法

本实用新型涉及一种大口径超高分辨率的红外镜头。
背景技术：
：目前在军民领域上对红外镜头的要求越来越高。在长波红外范围内，波长较长，衍射极限相对较低，对应的能量较弱，因此需要提高镜头的相对孔径来增强进入光学系统的能量，以提高成像性能。随着非制冷焦平面探测器技术的快速发展，使得探测器面阵越来越大，像元尺寸越来越小，分辨率越来越高。而市场上适配分辨率为1280*1024、像元尺寸大小为15um的非制冷长波红外探测器的镜头少之又少，其中大相对孔径几乎没有。因此，为了应对满足红外热成像快速发展需求，大口径超高分辨率的红外镜头势在必行。技术实现要素：为了解决现有长波红外探测镜头因长波红外范围内，衍射极限相对较低、对应能量较弱，导致成像性能较差的缺点，本实用新型提供了一种大口径超高分辨率的红外镜头。本实用新型的技术解决方案是：一种大口径超高分辨率的红外镜头，包括由左至右依次设置的第一透镜A、第二透镜B、第三透镜C和第四透镜D，第一透镜A的左侧面为光阑面，光线从光阑面依次经第一透镜A、第二透镜B、第三透镜C和第四透镜D透射到达像面；所述第一透镜A为双弯月正透镜，采用锗材料或硫系材料，光焦度为正；第二透镜B为双弯月负透镜，采用硫系材料，光焦度为负；第三透镜C为双弯月正透镜，采用锗材料，光焦度为正；第四透镜D为双弯月正透镜，采用锗材料，光焦度为正；设定红外镜头的焦距为f，则：第一透镜(A)的焦距fA满足第二透镜(B)的焦距fB满足第三透镜(C)的焦距fC满足第四透镜(D)的焦距fD满足进一步地，为了更好的达到大口径、高分辨率的要求，本实用新型的第一透镜A、第二透镜B、第三透镜C和第四透镜D由左至右依次设置，第一透镜A的右侧表面、第三透镜C的左侧表面和第四透镜D右侧表面均为非球面，是无衍射面的非球面，其余表面均为球面。进一步地，为了提高成像质量，所述第一透镜A、第二透镜B、第三透镜C和第四透镜D均镀有增透膜。进一步地，第一透镜A、第三透镜C和第四透镜D的材料均为单晶锗。进一步地，第一透镜A的焦距fA满足第二透镜B的焦距fB满足第三透镜C的焦距fC满足第四透镜D的焦距fD满足进一步地，第一透镜A的焦距fA满足第二透镜B的焦距fB满足第三透镜C的焦距fC满足第四透镜D的焦距fD满足进一步地，第一透镜A的焦距fA满足第二透镜B的焦距fB满足第三透镜C的焦距fC满足第四透镜D的焦距fD满足本实用新型的有益效果：本实用新型的大口径超高分辨率的红外镜头，通过透镜组成结构、透镜类型、透镜材质、透镜光焦度及焦距多方位设计，最终所得到红外镜头能够满足大口径超高分辨率的成像要求，能够适配分辨率为1280*1024、像元尺寸大小为15um的非制冷长波红外探测器。附图说明图1为本实用新型红外镜头的结构示意图；图2为本实用新型实施例一的MTF曲线图；图3为本实用新型实施例一的场曲图；图4为本实用新型实施例一的畸变图；图5为本实用新型实施例二的MTF曲线图；图6为本实用新型实施例二的场曲图；图7为本实用新型实施例二的畸变图；图8为本实用新型实施例三的MTF曲线图；图9为本实用新型实施例三的场曲图；图10为本实用新型实施例三的畸变图。具体实施方式下面结合附图并举三个实施例对本实用新型做详细描述。如图1所示，该大口径超高分辨率的红外镜头包括第一透镜A、第二透镜B、第三透镜C和第四透镜D，第一透镜A的左侧面为光阑面，光线从左到右依次经第一透镜A、第二透镜B、第三透镜C、第四透镜D透射最终到达像面E；四个透镜的八个工作表面从左至右依次为第一工作表面S1、第二工作表面S2、第三工作表面S3、第四工作表面S4、第五工作表面S5、第六工作表面S6、第七工作表面S7及第八工作表面S8。三个实施例的外红镜头的光学指标均为：镜头焦距：50mm；波长：8um-14um；F数：0.85；视场角：±13.8°；探测器规格：1280×1024，15um。实施例一的镜头参数如下：实施例一中，第一透镜A的焦距fA满足第二透镜B的焦距fB满足第三透镜C的焦距fC满足第四透镜D的焦距fD满足第一透镜的光焦度为正，第一透镜的光焦度与整个镜头的光焦度之比为第二透镜的光焦度为负，第二透镜的光焦度与整个镜头的光焦度之比为第三透镜的光焦度为正，第三透镜的光焦度与整个镜头的光焦度之比为第四透镜的光焦度为正，第四透镜的光焦度与整个镜头的光焦度之比为实施例二的镜头参数如下：表面表面曲率半径厚度玻璃物面球面无穷无穷-第一工作表面S1球面51.58mm6mm锗第二工作表面S2非球面66.4mm9.7mm-第三工作表面S3球面36.5mm3.7mm硫系玻璃第四工作表面S4球面27mm25.6mm-第五工作表面S5非球面36.4mm5mm锗第六工作表面S6球面40.7mm8.77mm-第七工作表面S7非球面363.9mm4.7mm锗第八工作表面S8球面-467.0mm8.6mm-像面球面无穷-实施例二中，第一透镜A的焦距fA满足第二透镜B的焦距fB满足第三透镜C的焦距fC满足第四透镜D的焦距fD满足第一透镜的光焦度为正，第一透镜的光焦度与整个镜头的光焦度之比为第二透镜的光焦度为负，第二透镜的光焦度与整个镜头的光焦度之比为第三透镜的光焦度为正，第三透镜的光焦度与整个镜头的光焦度之比为第四透镜的光焦度为正，第四透镜的光焦度与整个镜头的光焦度之比为实施例三的镜头参数如下：表面表面曲率半径厚度玻璃物面球面无穷无穷-第一工作表面S1球面53.6mm6mm锗第二工作表面S2非球面65.87mm13.3mm-第三工作表面S3球面36.2mm3.7mm硫系玻璃第四工作表面S4球面28.6mm22.93mm-第五工作表面S5非球面35.6mm5mm锗第六工作表面S6球面37.9mm9.52mm-第七工作表面S7非球面119.2mm4.7mm锗第八工作表面S8球面318.1mm9.55mm-像面球面无穷-实施例三中，第一透镜A的焦距fA满足第二透镜B的焦距fB满足第三透镜C的焦距fC满足第四透镜D的焦距fD满足第一透镜的光焦度为正，第一透镜的光焦度与整个镜头的光焦度之比为第二透镜的光焦度为负，第二透镜的光焦度与整个镜头的光焦度之比为第三透镜的光焦度为正，第三透镜的光焦度与整个镜头的光焦度之比为第四透镜的光焦度为正，第四透镜的光焦度与整个镜头的光焦度之比为非球面方程如下：上式中，Z为非球面沿光轴方向在高度为Y位置时，距离非球面顶点的矢高，C0为透镜近轴曲率，K为圆锥系数，A、B、C、D、E为高次非球面系数。表1为实施例一的非球面参数。表1实施例一中非球面和衍射面参数表图2～图4为实施例一的光学性能曲线图。图2是实施例一在20℃温度点的MTF曲线图，MTF(调制传递函数)是在一定空间频率下，实际像和理想像之间调制度之比相对空间频率的函数。MTF曲线横坐标为空间分辨率lp/mm，纵坐标是对比度(％)，曲线越高，表明成像质量越好。如图2所示，当温度为20℃且空间频率为33.4lp/mm时，0视场MTF值均大于0.57，1视场MTF值均大于0.39,表明该镜头能够达到大口径、高分辨率的成像要求。图3-4为实施例一的场曲及畸变曲线图，其中场曲绝对值小于0.1，相对畸变绝对值小于0.5％，所以，由图2-4可知，该镜头成像质量良好。表2实施例二中非球面和衍射面参数表图5～图7为相应实施例二的光学性能曲线图。图5是实施例二在20℃温度点的MTF曲线图。当温度为20℃且空间频率为33.4lp/mm时，0视场MTF值均大于0.54，1视场MTF值均大于0.38，表明该镜头能够达到大口径、高分辨率的成像要求。图6、图7分别为实施例二的场曲及畸变曲线图，其中场曲绝对值小于0.1,相对畸变绝对值小于0.5％。所以，由图5、图6、图7可知，该镜头成像质量良好。表3为实施例三的非球面和衍射面参数。表3实施例三中非球面和衍射面参数表图8～图10为实施例三的光学性能曲线图。图8是实施例三在20℃温度点的MTF曲线图，当温度为20℃且空间频率为33.4lp/mm时，0视场MTF值均大于0.57，1视场MTF值均大于0.4，表明该镜头能够达到大口径、高分辨率的成像要求。图9、图10分别为实施例三的场曲及畸变曲线图，其中场曲绝对值小于0.1,相对畸变绝对值小于0.5％。所以，由图8、图9基图10可知，该镜头成像质量良好。从三个实施例可知，第一透镜A的焦距fA满足第二透镜B的焦距fB满足第三透镜C的焦距fC满足第四透镜D的焦距fD满足均可满足成像要求。本实用新型的大口径超高分辨率的红外镜头的F数最小可做到0.8，工作波段范围是8um～14um。镜头像素数可达131万像素，更适用于高性能光电系统当中。实施例中的“从左至右”、“左侧”、“右侧”等并非空间上的绝对位置限定，而只是为了方便描述和理解所作的相对位置关系的说明。当前第1页1 2 3