專利名稱：全折射被動(dòng)無(wú)熱化紅外雙波段鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)紅外成像系統(tǒng)，尤其涉及一種全折射被動(dòng)無(wú)熱化紅外雙波段光學(xué)^頭。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代軍事戰(zhàn)爭(zhēng)中，具有全天候、高分辨率、打擊精度高的軍事武器顯得越來(lái)越重要，由于使用區(qū)域的不同、氣候溫度的改變、目標(biāo)的偽裝，單一波段獲取的信息自然就減弱， 所以單一波段的紅外探測(cè)器系統(tǒng)獲取的信息、探測(cè)精度已不能滿足現(xiàn)代軍事探測(cè)和軍事打擊的要求。而紅外雙波段光學(xué)系統(tǒng)能同時(shí)獲取中波紅外和長(zhǎng)波紅外的探測(cè)信息，對(duì)于提高探測(cè)精度、識(shí)別能力、打擊精度有質(zhì)的飛躍。隨著精確制導(dǎo)技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)兩個(gè)波段的輻射同時(shí)進(jìn)行探測(cè)已顯得非常重要，對(duì)應(yīng)的光學(xué)系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)需求空前增長(zhǎng)。但是紅外雙波段光學(xué)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上有較大難度，由于國(guó)內(nèi)在紅外材料、加工能力、鍍膜技術(shù)等多方面的局限性，尤其是在不使用特殊元件及特殊材料的基礎(chǔ)上在中波紅外和長(zhǎng)波紅外波兩個(gè)波段，要同時(shí)校正各種像差。而且由于軍用光學(xué)系統(tǒng)大都工作在較惡劣的環(huán)境溫度范圍內(nèi)，紅外光學(xué)材料的折射率溫度系數(shù)較大，環(huán)境溫度變化會(huì)造成紅外光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生熱離焦并導(dǎo)致像質(zhì)降低，所以要通過(guò)少數(shù)的鏡片實(shí)現(xiàn)全折射被動(dòng)無(wú)熱化非常困難?，F(xiàn)有技術(shù)公開的紅外雙波段光學(xué)系統(tǒng)有2003年11月12日公開專利號(hào)為 CN1455281A的中國(guó)專利，2002年6月5日公開專利號(hào)為CN1352403A的中國(guó)專利，專利中公開的紅外雙波段光學(xué)裝置都是通過(guò)折射衍射混合透鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但是衍射元件在國(guó)內(nèi)的加工能力，加工精度都有局限性，成本還比較高。在2008年8月5日公開專利號(hào)為 US7408159B1的美國(guó)專利中雖然沒(méi)有用到衍射元件，但是所使用的GaAs光學(xué)材料的毒性程度至今還沒(méi)完全確定。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種全折射被動(dòng)無(wú)熱化紅外雙波段鏡頭， 僅用常用的紅外材料在不使用特殊光學(xué)元件的基礎(chǔ)上，使光學(xué)系統(tǒng)既能解決光譜波段寬， 色差校正困難的問(wèn)題，又能解決在較大溫度范圍內(nèi)系統(tǒng)無(wú)熱化的問(wèn)題。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是包括第一凸透鏡片、第一凹彎月透鏡片、第二凸透鏡片、第二凹彎月透鏡片、保護(hù)玻璃和像平面，其特征在于在同光軸上依次安置有第一凸透鏡片、第一凹彎月透鏡片、第二凸透鏡片、第二凹彎月透鏡片、保護(hù)玻璃和像平面，將光學(xué)系統(tǒng)光欄直接放置在探測(cè)器的冷屏處，第一凸透鏡片的前表面為非球面，第一凹彎月透鏡片的前表面為非球面，第二凸透鏡片的后表面為非球面，通過(guò)第一凸透鏡片、 第一凹彎月透鏡片、第二凸透鏡片、第二凹彎月透鏡片來(lái)實(shí)現(xiàn)消色差和消熱差。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，提供一種基于被動(dòng)無(wú)熱化的紅外雙波段光學(xué)鏡頭，該雙波段鏡頭在被動(dòng)無(wú)熱化技術(shù)的基礎(chǔ)上，僅僅通過(guò)材料的合理選擇，非球面系數(shù)的合理優(yōu)化，通過(guò)四個(gè)鏡片就在中波和長(zhǎng)波兩個(gè)波段實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的被動(dòng)無(wú)熱化，本發(fā)明降低了對(duì)工藝水平的要求，使雙波段系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)更加緊湊、片數(shù)少、透射比高、后工作距離長(zhǎng)，具有較好的校像差特性，為紅外雙波段光學(xué)設(shè)計(jì)提供了一套全新的系統(tǒng)。解決了為實(shí)現(xiàn)少片數(shù)折射紅外雙波段系統(tǒng)而使用特殊光學(xué)元件的問(wèn)題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸較小、裝配容易、透過(guò)率高，冷光闌效率100%，并且長(zhǎng)的后工作距離有利于紅外系統(tǒng)的裝調(diào)，在成本降低的同時(shí)可靠性還得到了提高。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；圖2A-2E 為本發(fā)明分別在中波下-40°C、-20°C、2(rC、4(rC和 70°C的 MTF ；圖3A-3E 為本發(fā)明分別在長(zhǎng)波下-40°C、-20°C、2(rC、4(rC和 70°C的 MTF。
具體實(shí)施例方式如附圖所示，本發(fā)明包括第一凸透鏡片1、第一凹彎月透鏡片2、第二凸透鏡片3、 第二凹彎月透鏡片4、保護(hù)玻璃5和像平面6，其特征在于在同光軸上依次安置有第一凸透鏡片1、第一凹彎月透鏡片2、第二凸透鏡片3、第二凹彎月透鏡片4、保護(hù)玻璃5和像平面6， 將光學(xué)系統(tǒng)光欄直接放置在探測(cè)器的冷屏處，第一凸透鏡片1的前表面Sl為非球面，第一凹彎月透鏡片2的前表面S3為非球面，第二凸透鏡片3的后表面S6為非球面，通過(guò)第一凸透鏡片1、第一凹彎月透鏡片2、第二凸透鏡片3、第二凹彎月透鏡片4來(lái)實(shí)現(xiàn)消色差和消熱差。值得一提的是，本實(shí)施例的紅外雙波段鏡頭只有四片折射鏡片，沒(méi)有使用特殊光學(xué)元件，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸較小、裝配容易、透過(guò)率高，冷光闌效率100%。以下表一內(nèi)容將舉出本發(fā)明的實(shí)施例參數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種全折射被動(dòng)無(wú)熱化紅外雙波段鏡頭，其特征在于包括第一凸透鏡片(1)、第一凹彎月透鏡片O)、第二凸透鏡片(3)、第二凹彎月透鏡片G)、保護(hù)玻璃(5)和像平面(6)， 其特征在于在同光軸上依次安置有第一凸透鏡片(1)、第一凹彎月透鏡片O)、第二凸透鏡片(3)、第二凹彎月透鏡片G)、保護(hù)玻璃( 和像平面(6)，將光學(xué)系統(tǒng)光欄直接放置在探測(cè)器的冷屏處，第一凸透鏡片(1)的前表面(Si)為非球面，第一凹彎月透鏡片O)的前表面(S； )為非球面，第二凸透鏡片C3)的后表面(S6)為非球面，通過(guò)第一凸透鏡片(1)、第一凹彎月透鏡片O)、第二凸透鏡片(3)、第二凹彎月透鏡片(4)來(lái)實(shí)現(xiàn)消色差和消熱差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全折射被動(dòng)無(wú)熱化紅外雙波段鏡頭，其特征在于本發(fā)明的參數(shù)見表一表一表面曲率半徑(mm)間距(mm)玻璃材料備注Sl179.895.2Znse第一凸透鏡片S2-62.16043.7AirS3-28.37974Zns第一凹彎月透鏡片S4-143.8814.4AirS5111.175.5Znse第二凸透鏡片S6-42.2752AirS7-82.784Germanium第二凹彎月透鏡片S8-146.0820Air
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全折射被動(dòng)無(wú)熱化紅外雙波段鏡頭，其特征在于所述的第一凸透鏡片1的前表面Si、第一凹彎月透鏡片2的前表面S3、第二凸透鏡片3的后表面S6 的非球面系數(shù)見表二。表二表面KABCD·179.89-14.27292.476e-0063.460e-009-2.883e-0117.848e-014-28.3797-0.912.505e-005-5.976e-0081.174e-010-5.798e-014-42.275-13.952-2.911e-0066.297e-0093.101e-0121.759e-01全文摘要
本發(fā)明屬于光學(xué)紅外成像系統(tǒng)，尤其涉及一種全折射被動(dòng)無(wú)熱化紅外雙波段光學(xué)鏡頭。包括第一凸透鏡片、第一凹彎月透鏡片、第二凸透鏡片、第二凹彎月透鏡片、保護(hù)玻璃和像平面，其特征在于在同光軸上依次安置有第一凸透鏡片、第一凹彎月透鏡片、第二凸透鏡片、第二凹彎月透鏡片、保護(hù)玻璃和像平面，將光學(xué)系統(tǒng)光欄直接放置在探測(cè)器的冷屏處，第一凸透鏡片的前表面為非球面，第一凹彎月透鏡片的前表面為非球面，第二凸透鏡片的后表面為非球面。僅用常用的紅外材料在不使用特殊光學(xué)元件的基礎(chǔ)上，使光學(xué)系統(tǒng)既能解決光譜波段寬，色差校正困難的問(wèn)題，又能解決在較大溫度范圍內(nèi)系統(tǒng)無(wú)熱化的問(wèn)題。
文檔編號(hào)G02B13/14GK102401981SQ20111035531
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者李金俠, 趙翠玲, 馬萄 申請(qǐng)人:河北漢光重工有限責(zé)任公司