一种用于单兵光电探测的小尺寸微光镜头的制作方法

本发明主要涉及镜头，具体涉及一种用于单兵光电探测的小尺寸微光镜头。

背景技术：

1、随着现代军用光学探测技术的发展，微光镜头在军事、刑侦、安防等领域有无可比拟的优势，微光镜头在月光下而对400米外景物细部、星光下203米外景物细部获得如同白昼效果的特写熙片。

2、对于单兵光电探测系统，不仅要求轻量化，减少佩戴人员的头部负担，还要保证白天、夜晚不同光照条件下的远距离探测及高质量图像输出，同时还需要具有较强的环境适应性，保证镜头在高低温环境下也能保持较好的解像力，然而现有的成像镜头难以满足上述要求。

3、需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，由于本领域的技术内容浩如烟海、过于庞杂，因此本申请的上述内容并不必然构成现有技术。

技术实现思路

1、1.发明要解决的技术问题

2、本发明的提供了一种用于单兵光电探测的小尺寸微光镜头，用以解决上述背景技术中存在的技术问题。

3、2.技术方案

4、为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：一种用于单兵光电探测的小尺寸微光镜头，包括光学系统中沿光线自左向右入射方向依次设置有第一弯月透镜，第二弯月透镜，第三弯月透镜，双凹透镜，第一双凸透镜，第二双凸透镜，第四弯月透镜，本申请透镜均采用耐高温的玻璃材料，本申请除了第二双凸透镜前凸面采用非球面设计，其余透镜均采用球面设计。

5、进一步的，所述双凹透镜和所述第一双凸透镜组合成胶合透镜。

6、进一步的，所述第一弯月透镜是光焦度为正的弯月镜片。

7、进一步的，所述第二弯月透镜是光焦度为负的弯月透镜，所述第三弯月透镜是光焦度为正的弯月透镜。

8、进一步的，所述第二双凸透镜前凸面采用非球面设计，优化像差，提高成像质量的同时减少了镜片的数量，非球面表面的具体形状由如下非球面公式表示；

9、x＝(h2/r)/(1+(1-(k+1)h2/r)1/2)+ah4+bh6+ch8+bh10+ah12

10、式中，x代表光轴方向，h表示相对于光轴的距离，r表示基准球面曲率半径，k为曲面形状的二次常数，a、b、c、d、e为非球面公式中高次项系数，第二双凸透镜前凸面面二次常数k＝-100，各高次项系数a＝3.952821e-004，b＝-5.133811e-005，c＝2.333543e-006，d＝-8.091121e-008，e＝9.009058e一010。

11、进一步的，所述第一弯月透镜厚度为1.3mm，前表面曲率半径为7mm～8mm，后表面曲率半径为-11mm～-12mm，距离所述第二弯月透镜前表面距离为0.2mm，光学玻璃代号为h-laf3b；

12、所述第二弯月透镜厚度为0.8mm，前表面曲率半径为11mm～12mm，后表面曲率半径为-5mm～-6mm，距离所述第三弯月透镜前表面距离为0.3mm，光学玻璃代号为h-k6；

13、所述第三弯月透镜厚度为1.3mm，前表面曲率半径为6mm～7mm，后表面曲率半径为-13mm～-14mm，距离所述双凹透镜前表面距离为0.3mm，光学玻璃代号为h-laf3b；

14、所述双凹透镜厚度为0.9mm，前表面曲率半径为-6mm～-7mm，后表面曲率半径为-7mm～-8mm，光学玻璃代号为h-zf6；

15、所述第一双凸透镜厚度为2.5mm，前表面曲率半径为7mm～8mm，后表面曲率半径为6～7mm，距离所述第二双凸透镜前表面距离为0.2mm，光学玻璃代号为h-laf3b；

16、所述第二双凸透镜厚度为1.1mm，前表面曲率半径为24mm～25mm，后表面曲率半径为52～53mm，距离所述第四弯月透镜前表面距离为0.2mm，光学玻璃代号为h-zk9b；

17、所述四弯月透镜厚度为3.5mm，前表面曲率半径为8mm～9mm，后表面曲率半径为-6～-7mm，距离聚焦成像面距离为3.2mm，光学玻璃代号为h-laf3b。

18、进一步的，所述第三弯月透镜和双凹透镜之间是系统的孔径光阑。

19、3.有益效果

20、采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

21、1.较远的探测距离,本发明系统焦距10.33mm，像素尺寸4μm，对于2m×2m的目标物体来说，根据约翰逊准则可知，系统的探测距离3.44公里，识别距离861m，完全可以满足单兵夜视作战的需求。

22、2.轻量化的设计，本发明采用非球面与球面结合的设计方式，调整镜片的参数指标及间隔排布，最大程度的减少了镜片的数量与尺寸大小，镜头的口径小于8.5mm，总长不大于18.5mm，大幅减少了佩戴人员的头部负担。

23、3.宽温差低畸变，采用耐高温的玻璃材料，搭配合理间隙优化设计使镜头在-80℃到+80℃的范围内成像质量与常温基本相同；采用高斯变形对称结构设计，同时引入非球面，极大地改善了系统的畸变，使其低于1.9％，传感器无需做畸变校正，大幅降低延迟。

24、4.b类夜视兼容的清晰成像能力，系统设计时工作波长范围0.45um到0.9um，镀膜时严格按照国军标b类夜视兼容要求进行加工，具备b类夜视兼容能力，实现白天和黑夜成像的无缝切换；镜头在极限频率125lp/mm处0视场的mtf均大于0.6，0.7视场的mtf均大于0.5,1视场的mtf均大于0.2，具备较好的成像质量，目前搭配1920*1080的低照度传感器，实现1080p的图像输出。

25、5.实用性较强，目前常见的小型化镜头，为了减少整体尺寸，普遍采用多个塑料双面非球面设计，环境适应性较差，加工难度较高。本发明采用了全玻璃，球面与单面非球面结合的设计方式，具备较宽的温度工作范围，加工难度相对较低。

26、需要说明的是，本发明未介绍的结构由于不涉及本发明的设计要点及改进方向，均与现有技术相同或者可采用现有技术加以实现在此不做赘述，

技术特征：

1.一种用于单兵光电探测的小尺寸微光镜头，其特征在于：包括光学系统中沿光线自左向右入射方向依次设置有第一弯月透镜(1)，第二弯月透镜(2)，第三弯月透镜(3)，双凹透镜(4)，第一双凸透镜(5)，第二双凸透镜(6)，第四弯月透镜(7)，上述透镜均采用耐高温的玻璃材料。

2.根据权利要求1所述的一种用于单兵光电探测的小尺寸微光镜头，其特征在于：所述双凹透镜(4)和所述第一双凸透镜(5)组合成胶合透镜。

3.根据权利要求1所述的一种用于单兵光电探测的小尺寸微光镜头，其特征在于：所述第一弯月透镜(1)是光焦度为正的弯月镜片。

4.根据权利要求3所述的一种用于单兵光电探测的小尺寸微光镜头，其特征在于：所述第二弯月透镜(2)是光焦度为负的弯月透镜，所述第三弯月透镜(3)是光焦度为正的弯月透镜。

5.根据权利要求1所述的一种用于单兵光电探测的小尺寸微光镜头，其特征在于：所述第二双凸透镜(6)前凸面采用非球面设计，优化像差，提高成像质量的同时减少了镜片的数量，非球面表面的具体形状由如下非球面公式表示；

6.根据权利要求1所述的一种用于单兵光电探测的小尺寸微光镜头，其特征在于：所述第一弯月透镜(1)厚度为1.3mm，前表面曲率半径为7mm～8mm，后表面曲率半径为-11mm～-12mm，距离所述第二弯月透镜(2)前表面距离为0.2mm，光学玻璃代号为h-laf3b；

7.根据权利要求6所述的一种用于单兵光电探测的小尺寸微光镜头，其特征在于：所述第三弯月透镜(3)和双凹透镜(4)之间是系统的孔径光阑。

技术总结
本发明提供一种用于单兵光电探测的小尺寸微光镜头，包括光学系统中沿光线自左向右入射方向依次设置有第一弯月透镜，第二弯月透镜，第三弯月透镜，双凹透镜，第一双凸透镜，第二双凸透镜，第四弯月透镜，本申请透镜均采用耐高温的玻璃材料，本申请除了第二双凸透镜前凸面采用非球面设计，其余透镜均采用球面设，用以解决目前的成像镜头较重，白天、夜晚不同光照条件下的远距离探测成像效果较差，高低温环境下难以保持较好的解像力的技术问题。

技术研发人员：谢焱强,杨新军,张骏,朱标,胡骆平
受保护的技术使用者：中航华东光电有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14