本发明涉及中长波双波段红外光学系统，尤其是一种超小f数双波段红外定焦镜头，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。
另外，单一波段的非制冷红外系统的信息获取能力有限，导致目标探测的准确度下降，可能会产生虚假识别。
技术实现要素：
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以及进一步提升系统的目标探测能力，本发明提供了一种f数为0.65的大相对孔径紧凑型中长波双波段红外定焦镜头。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超小f数中长波红外定焦镜头，沿光轴方向从物方到像方依次有三片正透镜和一片负透镜总共四片透镜：透镜一、透镜二、透镜三、透镜四以及由锗保护窗口和探测器靶面构成的探测器，来自物方的光线经过透镜组会聚，最终成像在探测器靶面上，定焦镜头满足：系统光圈f为0.65，波段为3.7～4.8μm和8～12μm，焦距为50mm，所述的透镜一为凸面朝向物侧的正弯月形透镜，具有聚焦光线作用，所述的透镜二为凸面朝向物方的负弯月形透镜，所述的透镜三为凸面朝向物侧的正弯月形透镜，透镜二与透镜三相隔很近，所述的透镜四为凸面朝向物侧的正弯月形透镜，所述透镜一的凹面设置有孔径光阑。
所述的一种超小f数中长波红外定焦镜头，其透镜一、透镜二、透镜三、透镜四的材料分别为锗、锗、硫化锌、锗。
所述的一种超小f数中长波红外定焦镜头，其透镜三为球面透镜；透镜一和透镜四为非球面透镜；透镜二为非球面衍射面。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
1，本专利镜头为四分离式+－++结构形式，，结构简单、重量轻、尺寸小，便于装调。系统镜片数量少，有利于提高镜头光学透过率。
2，本专利镜头具备大相对孔径，f数为0.65，保证镜头的大通光量，从而提高系统对温差的敏感度。巧妙地将衍射透镜成功地引入红外双波段系统的设计中，在3.7～4.8μm和8～12μm波段内同时满足了系统的成像和校正像差要求，此外光学系统中包含两个非球面，很好地校正了系统的各种像差，即使在阴雨或雾霾天气，镜头也能清晰成像；与常规镜头相比，本发明在满足规定视场下，具备更远的目标探测距离。
3，本专利镜头采用整组调焦方式，通过调焦使镜头在高低温环境下清晰成像。
附图说明
图1为本发明光学系统光路结构示意图；
图2为本发明光学系统长波波段传递函数图；
图3为本发明光学系统中波波段传递函数图。
各附图标记为：1—透镜一，2—透镜二，3—透镜三，4—透镜四，5—探测器，51—锗保护窗口，52—探测器靶面，6—孔径光阑。
具体实施方式
以下结合附图及实施例，对本发明做进一步详细说明。
参考图1至图3所示，本发明公开的一种超小f数双波段红外定焦镜头，沿光轴方向从物方到像方依次设置有四片正透镜以及锗保护窗口51和探测器靶面52构成的探测器5。其中包含三片正透镜、一片负透镜，具体来说：透镜一1为凸面朝向物侧的正弯月形透镜，具有聚焦光线作用；透镜二2为凸面朝向物方的负弯月形透镜；透镜三3为凸面朝向物侧的正弯月形透镜；透镜四4为凸面朝向物侧的正弯月形透镜；透镜二2与透镜三3相隔很近，孔径光阑6位于透镜一1的凹面。
入射光从透镜一1入射，通过孔径光阑6再传播经过透镜二2、透镜三3和透镜四4，最后会聚在探测器靶面52，即探测器5的焦平面上。
本发明的光学系统，其光圈f为0.65，波段为3.7～4.8μm和8～12μm，焦距为50mm。所述的透镜一1、透镜二2、透镜三3、透镜四4的光焦度分别为正—负—正—正结构。所述的透镜一1、透镜二2、透镜三3、透镜四4的材料为锗、锗、硫化锌、锗。巧妙地将衍射透镜成功地引入红外双波段系统的设计中，在3.7～4.8μm和8～12μm波段内同时满足了系统的成像和校正像差要求。此外，光学系统中包含两个非球面，很好地校正了系统的各种像差，即使在阴雨或雾霾天气，镜头也能清晰成像。
本发明实现的性能指标有：
1，焦距：f’=50mm。
2，f数：f=0.65。
3，工作波段：3.7～4.8μm、8～12μm。
4，工作温度：-40℃～+55℃。
5，光学透过率≥70%。
6，全视场最大畸变＜2%。
本发明定焦镜头由四片透镜组成，系统像质良好，镜头成像清晰；该镜头具备结构简单、体积小、重量轻，光学透过率高，通光量大等优点；四片透镜组合很好地平衡了球差、色差、像散、畸变等像差，成像在红外探测器焦平面，系统像质良好，镜头成像清晰。通过实际量产加工装调验证，该镜头具备结构简单、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。
最后应当说明的是：本发明并不仅限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员应当理解，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下进行修改或者等同替换。
1.一种超小f数中长波红外定焦镜头，其特征在于：沿光轴方向从物方到像方依次有透镜一（1）、透镜二（2）、透镜三（3）、透镜四（4）以及由锗保护窗口（51）和探测器靶面（52）构成的探测器（5），来自物方的光线经过透镜组会聚，最终成像在探测器靶面（52）上，镜头满足f=0.65，波段为3.7～4.8μm和8～12μm，焦距为50mm，所述的透镜一（1）为凸面朝向物侧的正弯月形透镜，所述的透镜二（2）为凸面朝向物方的负弯月形透镜，所述的透镜三（3）为凸面朝向物侧的正弯月形透镜，所述的透镜四（4）为凸面朝向物侧的正弯月形透镜，所述透镜一（1）的凹面设置有孔径光阑（6）。
2.根据权利要求1所述的一种超小f数中长波红外定焦镜头，其特征在于，所述透镜一（1）、透镜二（2）、透镜三（3）、透镜四（4）的材料分别为锗、锗、硫化锌、锗。
3.根据权利要求1所述的一种超小f数中长波红外定焦镜头，其特征在于，所述的透镜三（3）为球面透镜；透镜一（1）和透镜四（4）为非球面透镜；透镜二（2）为非球面衍射面。