一種非致冷長波紅外超廣角魚眼鏡頭制造技術

一種非致冷長波紅外超廣角魚眼鏡頭，由第一彎月負透鏡、第二平凹負透鏡、第三彎月正透鏡、第四彎月正透鏡四片鏡片組成，光焦度分布為：負、負、正、正，工作波段為8～12μm，四片透鏡用壓圈和隔圈固定在鏡筒內，在壓圈的內表面和隔圈的內表面有消光螺紋，第一、二透鏡組成前負透鏡組與第三、四透鏡組成的后正透鏡組構成反攝遠結構，在第三彎月正透鏡的后表面上有光闌面，在第一彎月負透鏡的后表面、第二平凹負透鏡的后表面以及第四彎月正透鏡的后表面為偶次非球面。本實用新型專利技術的視場角可達110°，畸變在13.5％以內，鏡頭采用消光螺紋，有效消除了系統中雜散光，各個視場成像質量均接近衍射極限，具有超廣角、高成像質量的優點。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種紅外魚眼鏡頭，尤其涉及一種非致冷長波紅外超廣角魚眼鏡頭。
技術介紹
普通的紅外鏡頭能觀測的視場范圍一般在35° 50°之間，在許多需要精確識別、跟蹤目標的場合存在視角盲區和局限。為擴大搜索范圍、提高識別功能，常常需要同時使用多個紅外鏡頭，這增加了紅外設備的成本，限制了紅外鏡頭的更廣泛應用。目前，為了增大紅外光學系統的視場角，常采用三片式物鏡(天塞式物鏡)、雙高斯式物鏡或者反攝遠型物鏡的結構型式。①三片式物鏡(天塞式物鏡)由正、負、正分離的三片單透鏡組成，共有8個變數，是能夠同時校正7種像差的最簡單結構。透鏡材料的選擇對成像結果有一定的影響，一般正透鏡宜采用高折射率低色散玻璃。這種物鏡的視場在50°左右，相對孔徑為I / 4.5 I / 3. 5。②雙高斯式物鏡以厚透鏡為基礎加上薄透鏡而成，可以將球差校正得很好。對稱型結構使垂軸像差可以自動校正，并引入一個膠合面來校正色差。這種物鏡的視場角約為45° 50°，相對孔徑可以達到I / 2，但受到軸外球差和高級像散的限制。如果把最后一塊透鏡分離成兩塊，或者把中間兩個膠合厚透鏡中的一個或兩個變成分離透鏡，可以適當提高物鏡的視場或相對孔徑。③反攝遠型物鏡由前、后分開的兩組透鏡構成，負光焦度透鏡在前，正光焦度透鏡在后，組成不對稱的光路結構，能同時實現大的視場角和大相對孔徑。反攝遠型物鏡，除了具有后工作距長的特點外，與雙高斯式物鏡相比，由于其物方視場角大于像方視場角，像差相對容易校正，像面照度比較均勻。紅外魚眼鏡頭又稱為紅外廣角鏡頭，是一種具有大視場角并且要求紅外成像質量良好的紅外光學系統，其具有較大(寬)的視場角、較小的體積，在相同的使用環境下，紅外魚眼鏡頭比普通的紅外鏡頭的監測范圍廣。因此，在監控、搜救領域得到越來越多的應用。但是目前紅外魚眼鏡頭的研發應用正處于起步階段，應用于非致冷長波紅外探測器視場角超過100°，且畸變小于13. 5%并能消除系統中雜散光的紅外魚眼鏡頭至今還未見報道。
技術實現思路
針對目前的技術空白，本技術提供一種可在視場角< 110°的條件下清晰成像，畸變小于13. 5%，并在系統中加入雜散光規避措施的非致冷長波紅外魚眼鏡頭。本技術所述的非致冷長波紅外超廣角魚眼鏡頭，其特征在于由第一彎月負透鏡、第二平凹負透鏡、第三彎月正透鏡、第四彎月正透鏡共四片鏡片組成，光焦度分布為負、負、正、正，鏡頭的工作波段為8 12μπι，其中，第一彎月負透鏡是凸向物面的彎月型負透鏡，其用壓圈固定在靠物面一端的鏡筒內，與第二平凹負透鏡間隔有距離；第二平凹負透鏡的前、后用第一隔圈和第二隔圈固定在鏡筒內，與第三彎月正透鏡間隔有距離；第三彎月正透鏡是凸向像面的彎月型正透鏡，其前、后用第二隔圈和第三隔圈固定在鏡筒內，與第四彎月正透鏡間隔有距離；第四彎月正透鏡是凸向像面的彎月型正透鏡，其用第三隔圈固定在靠像面一端的鏡筒內，與紅外探測器焦平面陣列間隔有距離。四片透鏡處在同一光軸上。在壓圈的內表面和第一隔圈、第二隔圈、第三隔圈的內表面設計有消光螺紋。第一、二透鏡組成前負透鏡組與第三、四透鏡組成的后正透鏡組構成反攝遠結構，在第三彎月正透鏡的后表面上設置有光闌面，在第一彎月負透鏡的后表面、第二平凹負透鏡的后表面以及第四彎月正透鏡的后表面設計有偶次非球面。本技術的有益效果為該紅外魚眼鏡頭的視場角可達110°，畸變在13. 5%以內，鏡頭采用消光螺紋，有效消除了系統中雜散光，各個視場成像質量均接近衍射極限，具有超廣角、高成像質量的優點。附圖說明圖I為本技術的系統圖；圖2為壓圈2內表面中的消光螺紋I (比例4 1)結構示意圖；圖3為第一隔圈內表面中的消光螺紋2 (比例4 1)結構示意圖圖4為第二隔圈內表面中的消光螺紋3(比例4 1)結構示意圖圖5為第三隔圈內表面中的消光螺紋4(比例4 1)結構示意圖圖6為本技術的調制傳遞函數圖。圖中，I.鏡筒，2.壓圈(內表面有消光螺紋I)，3.第一彎月負透鏡，4.第一隔圈(內表面有消光螺紋2)，5.第二平凹負透鏡，6.第二隔圈(內表面有消光螺紋3)，7.第三彎月正透鏡，8.第三隔圈(內表面有消光螺紋4)，9.第四彎月正透鏡，10.紅外探測器焦平面陣列，dl為透鏡I到透鏡2的距離，d2為透鏡2到透鏡3的距離，d3為透鏡3到透鏡4的距離，d4為透鏡4到紅外探測器焦平面陣列的距離。具體實施方式以下結合附圖，通過實施例對本技術作進一步的詳細說明。如圖I所示，本技術所述的非致冷長波紅外超廣角魚眼鏡頭，由第一彎月負透鏡3、第二平凹負透鏡5、第三彎月正透鏡7、第四彎月正透鏡9共四片鏡片組成，光焦度分布為負、負、正、正，鏡頭的工作波段為8 12μπι，其中，第一彎月負透鏡3是凸向物面的彎月型負透鏡，其用壓圈2固定在靠物面一端的鏡筒I內，與第二平凹負透鏡5的距離為dl ;第二平凹負透鏡5的前、后用第一隔圈4和第二隔圈6固定在鏡筒I內，與第三彎月正透鏡7的距離為d2 ;第三彎月正透鏡7是凸向像面的彎月型正透鏡，其前、后用第二隔圈6和第三隔圈8固定在鏡筒I內，與第四彎月正透鏡9的距離為d3 ;第四彎月正透鏡9是凸向像面的彎月型正透鏡，其用第三隔圈8固定在靠像面一端的鏡筒I內，與紅外探測器焦平面陣列10的距離為d4。四片透鏡處在同一光軸上。在壓圈2的內表面和第一隔圈4、第二隔圈6、第三隔圈8的內表面設計有不同的消光螺紋，如圖2至圖5所示。第一、二透鏡組成前負透鏡組與第三、四透鏡組成的后正透鏡組構成反攝遠結構，在第三彎月正透鏡7的后表面上設置有光闌面，在第一彎月負透鏡3的后表面、第二平凹負透鏡5的后表面以及第四彎月正透鏡9的后表面設計有偶次非球面。第一彎月負透鏡3的前表面、第二平凹負透鏡5的前表面、第三彎月正透鏡7的前表面和后表面以及第四彎月正透鏡9的前表面均采用普通球面。第一彎月負透鏡3的前表面鍍類金剛石硬碳膜進行保護，其余透鏡表面鍍高效增透膜。如圖1所示，四片透鏡之間的間距分別為dl=10. 32mm, d2=8. 74mm, d3=ll. 16mm,第 四彎月正透鏡到紅外探測器焦平面陣列的距離d4=10mm。四片透鏡均采用鍺材料制作。偶次非球面的方程為本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種非致冷長波紅外超廣角魚眼鏡頭，其特征在于：由第一彎月負透鏡⑶、第二平凹負透鏡⑸、第三彎月正透鏡⑺、第四彎月正透鏡⑼共四片鏡片組成，光焦度分布為：負、負、正、正，鏡頭的工作波段為8～12μm，其中，第一彎月負透鏡⑶是凸向物面的彎月型負透鏡，其用壓圈⑵固定在靠物面一端的鏡筒⑴內，與第二平凹負透鏡⑸間隔有距離；第二平凹負透鏡⑸的前、后用第一隔圈⑷和第二隔圈⑹固定在鏡筒⑴內，與第三彎月正透鏡⑺間隔有距離；第三彎月正透鏡⑺是凸向像面的彎月型正透鏡，其前、后用第二隔圈⑹和第三隔圈⑻固定在鏡筒⑴內，與第四彎月正透鏡⑼間隔有距離；第四彎月正透鏡⑼是凸向像面的彎月型正透鏡，其用第三隔圈⑻固定在靠像面一端的鏡筒⑴內，與紅外探測器焦平面陣列⑽間隔有距離；四片透鏡處在同一光軸上，在壓圈⑵的內表面和第一隔圈⑷、第二隔圈⑹、第三隔圈⑻的內表面有消光螺紋；第一彎月負透鏡⑶、第二平凹負透鏡⑸組成前負透鏡組，與第三彎月正透鏡⑺、第四彎月正透鏡⑼組成的后正透鏡組構成反攝遠結構，在第三彎月正透鏡⑺的后表面上有光闌面，在第一彎月負透鏡⑶的后表面、第二平凹負透鏡⑸的后表面以及第四彎月正透鏡⑼的后表面為偶次非球面。

【技術特征摘要】
1.一種非致冷長波紅外超廣角魚眼鏡頭，其特征在于由第一彎月負透鏡⑶、第二平凹負透鏡(5)、第三彎月正透鏡(7)、第四彎月正透鏡(9)共四片鏡片組成，光焦度分布為負、負、正、正，鏡頭的工作波段為8 12μπι，其中，第一彎月負透鏡⑶是凸向物面的彎月型負透鏡，其用壓圈⑵固定在靠物面一端的鏡筒⑴內，與第二平凹負透鏡(5)間隔有距離；第二平凹負透鏡(5)的前、后用第一隔圈⑷和第二隔圈(6)固定在鏡筒⑴內，與第三彎月正透鏡(7)間隔有距離；第三彎月正透鏡⑴是凸向像面的彎月型正透鏡，其前、后用第二隔圈(6)和第三隔圈(8)固定在鏡筒⑴內，與第四彎月正透鏡(9)間隔有距離；第四彎月正透鏡(9)是凸向像面的彎月型正透鏡，其用第三隔圈⑶固定在靠像面一端的鏡筒⑴內，與紅外探測器焦平面陣列(10)間隔有距離；四片透鏡處在同一光軸上，在壓圈⑵的內表面和第一隔圈...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李林濤，張瑩昭，白玉琢，李洪兵，陳驥，羅永芳，李茂忠，
申請(專利權)人：昆明物理研究所，
類型：實用新型
國別省市：