【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光学系统设计，涉及一种光学镜头，特别是一种能量型广角长波红外镜头。
技术介绍
1、红外镜头匹配红外探测器使用，通过探测目标所发射的红外信号传输到探测器。计算程序通过读取光斑大小及形状，采用算法，输出目标位置坐标，实现探测功能。区别于传统长波红外成像镜头，该应用方式下的镜头不关注成像质量，只关注光斑大小及形状。同时卫星系统的特殊应用环境，要求卫星光学镜头具备抗辐射能力。
2、光学镜头作为系统的核心部分，其性能通常影响镜头的搜索和跟踪目标的能力,更为重要的是直接影响其探测目标方位的精度。从探测目标能力的角度,其光学镜头的瞬时视场越大越好。目标在规定角度经光学镜头形成光斑尺寸相同，同时形状相近。为提升光学镜头的抗干扰能力，镜头内部需加入消光措施,以减弱或消除背景光与杂散光对目标方位探测精度的影响。
3、本专利技术需要设计一种能量型广角长波红外镜头，大幅缩减光学系统体积，在紧凑空间内实现长波红外大视场探测和跟踪的功能。
技术实现思路
1、(一)专利技术目的
2、本专利技术的目的是：提供一种能量型广角长波红外镜头，提升红外系统的应用坏境适应性和视场，满足小型化需求；长波红外镜头波段8μm～10.6μm，工作温度为-40℃～+70℃，光学镜头在工作温度范围内实现被动无热化设计，使其在-40℃～+70℃的温度范围内均可正常工作。
3、(二)技术方案
4、为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种能量型广角长波红外镜头，包括沿
5、根据光路走向，定义图中所有光学元件左侧表面为前表面，右侧表面为后表面。
6、本方案中所涉及透镜的非球面公式为：
7、
8、其中，z为非球面的矢高，c为非球面顶点处的曲率，r为非球面顶点处的曲率半径，k为圆锥系数，r为径向距离a、b、c、d、e、f、g、h、j分别是非球面的第四阶、第六阶、第八阶、第十阶、第十二阶、第十四阶、第十六阶、第十八阶、第二十阶非球面系数。
9、注：文中未给出具体数值的非球面系数均为0。
10、其中，第一红外透镜1的材料为锗，前表面为非球面，前表面半径范围为55mm～65mm，k为0，a为0.00009～0.00011，b为-6.0e-7～-3.0e-7，c为0.5e-9～4.5e-9,d为-4.0e-12～-0.5e-12，后表面半径范围为9mm～25mm，前表面通光口径范围为φ25mm～φ35mm，后表面通光口径范围为φ20mm～φ30mm，光学厚度范围为3mm～5mm；
11、第二红外透镜2的光学材料为砷硒锗，前表面为非球面，前表面半径范围为30mm～60mm，k为0，a为-0.0005～-0.0002，b为2.0e-6～5.0e-6，c为-3.2e-8～-1.0e-8,后表面半径范围为85mm～100mm，前表面通光口径范围为φ13mm～φ18mm，后表面通光口径范围为φ10mm～φ17mm，光学厚度范围为3mm～6mm；
12、第三红外透镜3的材料为砷硒锗，前表面半径范围为90mm～140mm，后表面半径范围为80mm～110mm，前表面通光口径范围为φ8mm～φ12mm，后表面通光口径范围为φ8mm～φ12mm，光学厚度范围为2.5mm～4.5mm；
13、第四红外透镜4的材料为锗，前表面半径范围为10mm～20mm，后表面半径范围为10mm～20mm，前表面通光口径范围为φ5mm～φ10mm，后表面通光口径范围为φ8mm～φ13mm，光学厚度范围为4mm～7mm；
14、第五红外透镜5的材料为砷硒锗，前表面半径范围为18mm～38mm，后表面半径范围为150mm～300mm，前表面通光口径范围为φ13mm～φ18mm，后表面通光口径范围为φ13mm～φ18mm，光学厚度范围为3mm～5mm；
15、滤光片光学材料为硒化锌,前后两表面均为平面，通光口径依次为φ13mm～φ18mm和φ13mm～φ18mm，光学厚度范围为1～4mm；
16、第一红外透镜1和第二红外透镜2之间的距离变化范围为6mm～12mm；
17、第二红外透镜2和第三红外透镜3之间的距离变化范围为0.5mm～4.5mm；
18、第三红外透镜3和第四红外透镜4之间的距离变化范围为3.5mm～7.5mm；
19、第四红外透镜4和第五红外透镜5之间的距离变化范围为2mm～6mm；
20、第五红外透镜5和滤光片之间的距离变化范围为0.1mm～12mm。
21、(三)有益效果
22、上述技术方案所提供的能量型广角长波红外镜头，考虑到能量型广角长波红外系统要求的光斑尺寸及光斑形状要求，结合对镜头体积要求，合理分别孔径权重、视场权重，使镜头在全视场134°范围内，实现光斑φ1.4mm，光斑能量分布均匀，实现了能量型广角长波镜头对目标探测的需求；镜头采用透射式光路结构，采用了被动无热化设计，使其在-40℃～+70℃的温度范围内均可正常工作。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种能量型广角长波红外镜头，其特征在于，包括：沿光路方向由前至后同轴布置的第一红外透镜(1)、第二红外透镜(2)、第三红外透镜(3)、第四红外透镜(4)、第五红外透镜(5)、滤光片(6)，滤光片(6)后方布置红外探测器；光学表面球心在光学表面顶点右侧为正，光学表面球心在光学表面顶点左侧为负；长波红外镜头用于对入射的所述长波红外进行校正，并将所述长波红外传输至红外探测器。
2.如权利要求1所述的能量型广角长波红外镜头，其特征在于，根据光路走向，定义所有光学元件左侧表面为前表面，右侧表面为后表面，各透镜的非球面表面满足的非球面公式为：
3.如权利要求2所述的能量型广角长波红外镜头，其特征在于，第一红外透镜(1)的材料为锗，前表面为非球面，前表面半径范围为55mm～65mm，k为0，A为0.00009～0.00011，B为-6.0e-7～-3.0e-7，C为0.5e-9～4.5e-9,D为-4.0e-12～-0.5e-12，后表面半径范围为9mm～25mm，前表面通光口径范围为Φ25mm～Φ35mm，后表面通光口径范围为Φ20mm～Φ30mm，光学厚度范围为
4.如权利要求3所述的能量型广角长波红外镜头，其特征在于，第二红外透镜(2)的光学材料为砷硒锗，前表面为非球面，前表面半径范围为30mm～60mm，k为0，A为-0.0005～-0.0002，B为2.0e-6～5.0e-6，C为-3.2e-8～-1.0e-8,后表面半径范围为85mm～100mm，前表面通光口径范围为Φ13mm～Φ18mm，后表面通光口径范围为Φ10mm～Φ17mm，光学厚度范围为3mm～6mm。
5.如权利要求4所述的能量型广角长波红外镜头，其特征在于，第三红外透镜(3)的材料为砷硒锗，前表面半径范围为90mm～140mm，后表面半径范围为80mm～110mm，前表面通光口径范围为Φ8mm～Φ12mm，后表面通光口径范围为Φ8mm～Φ12mm，光学厚度范围为2.5mm～4.5mm。
6.如权利要求5所述的能量型广角长波红外镜头，其特征在于，第四红外透镜(4)的材料为锗，前表面半径范围为10mm～20mm，后表面半径范围为10mm～20mm，前表面通光口径范围为Φ5mm～Φ10mm，后表面通光口径范围为Φ8mm～Φ13mm，光学厚度范围为4mm～7mm。
7.如权利要求6所述的能量型广角长波红外镜头，其特征在于，第五红外透镜(5)的材料为砷硒锗，前表面半径范围为18mm～38mm，后表面半径范围为150mm～300mm，前表面通光口径范围为Φ13mm～Φ18mm，后表面通光口径范围为Φ13mm～Φ18mm，光学厚度范围为3mm～5mm。
8.如权利要求7所述的能量型广角长波红外镜头，其特征在于，滤光片光学材料为硒化锌,前后两表面均为平面，通光口径依次为φ13mm～φ18mm和φ13mm～φ18mm，光学厚度范围为1～4mm。
9.如权利要求8所述的能量型广角长波红外镜头，其特征在于，第一红外透镜(1)和第二红外透镜(2)之间的距离变化范围为6mm～12mm；第二红外透镜(2)和第三红外透镜(3)之间的距离变化范围为0.5mm～4.5mm；第三红外透镜(3)和第四红外透镜(4)之间的距离变化范围为3.5mm～7.5mm；第四红外透镜(4)和第五红外透镜(5)之间的距离变化范围为2mm～6mm；第五红外透镜(5)和滤光片之间的距离变化范围为0.1mm～12mm。
10.一种红外成像系统，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的能量型广角长波红外镜头。
...【技术特征摘要】
1.一种能量型广角长波红外镜头，其特征在于，包括：沿光路方向由前至后同轴布置的第一红外透镜(1)、第二红外透镜(2)、第三红外透镜(3)、第四红外透镜(4)、第五红外透镜(5)、滤光片(6)，滤光片(6)后方布置红外探测器；光学表面球心在光学表面顶点右侧为正，光学表面球心在光学表面顶点左侧为负；长波红外镜头用于对入射的所述长波红外进行校正，并将所述长波红外传输至红外探测器。
2.如权利要求1所述的能量型广角长波红外镜头，其特征在于，根据光路走向，定义所有光学元件左侧表面为前表面，右侧表面为后表面，各透镜的非球面表面满足的非球面公式为：
3.如权利要求2所述的能量型广角长波红外镜头，其特征在于，第一红外透镜(1)的材料为锗，前表面为非球面，前表面半径范围为55mm～65mm，k为0，a为0.00009～0.00011，b为-6.0e-7～-3.0e-7，c为0.5e-9～4.5e-9,d为-4.0e-12～-0.5e-12，后表面半径范围为9mm～25mm，前表面通光口径范围为φ25mm～φ35mm，后表面通光口径范围为φ20mm～φ30mm，光学厚度范围为3mm～5mm。
4.如权利要求3所述的能量型广角长波红外镜头，其特征在于，第二红外透镜(2)的光学材料为砷硒锗，前表面为非球面，前表面半径范围为30mm～60mm，k为0，a为-0.0005～-0.0002，b为2.0e-6～5.0e-6，c为-3.2e-8～-1.0e-8,后表面半径范围为85mm～100mm，前表面通光口径范围为φ13mm～φ18mm，后表面通光口径范围为φ10mm～φ17mm，光学厚度范围为3mm～6mm。
5.如权利要求4所述的能量型广角长波红外镜头，其特征在于，第三红外透镜(3)的材料为砷硒锗，前...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐大维，李超，张晨钟，王泷仪，韩星，陶玉，
申请(专利权)人：天津津航技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。