專利名稱：紅外雙波段諧衍射光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種應(yīng)用于軍用領(lǐng)域的紅外中/長波雙波段諧衍射光學(xué)系統(tǒng)，尤其涉及一種紅外雙波段諧衍射光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
紅外輻射主要有近紅外(0. 75-2. 5um)、中紅外(3-5 u m)和遠(yuǎn)紅外(8-14 y m)三個大氣窗ロ，傳統(tǒng)的單波段成像技術(shù)從單元到線陣及焦平面的發(fā)展已相當(dāng)完善，但在獲取信息方面由于局限于單一波段，仍有很大不足。在軍事方面，對紅外系統(tǒng)探測和識別能力的要求不斷提高，加之現(xiàn)在各國的偵察與反偵察等技術(shù)的升級，單一波段的紅外系統(tǒng)已經(jīng)很難滿足軍方的需求。例如美國第三代FLIR (Forward Looking Infrared,前視紅外儀)就明確提出實現(xiàn)雙波段成像，長波用來探測，中波用來識別。雙波段成像系統(tǒng)通?？梢杂脙煞N方式實現(xiàn)ー是用兩個分別響應(yīng)不同波段的探測器，共物鏡分光路的方式；ニ是用ー個能響應(yīng)兩個波段的探測器共光路系統(tǒng)構(gòu)成。傳統(tǒng)的雙波段光學(xué)系統(tǒng)只能采用部分共光路系統(tǒng)，増加了系統(tǒng)的體積、重量和尺寸。諧衍射技術(shù)的發(fā)展為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單化、輕型化、小型化提供了可靠的保障。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種紅外雙波段諧衍射光學(xué)系統(tǒng)，以克服單一波段紅外系統(tǒng)獲得信息的局限性，同時解決傳統(tǒng)雙波段光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積和重量較大的問題。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案一種紅外雙波段諧衍射光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)按光路走向依次由第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、平行平板、光闌和探測器組成，第一透鏡和第二透鏡均為彎月正透鏡，第二透鏡的第一面采用諧衍射透鏡，第三透鏡為彎月負(fù)透鏡，第四透鏡為雙凸正透鏡。第一透鏡與第二透鏡間隔14mm、第二透鏡與第三透鏡間隔I. 59mm、第三透鏡與第四透鏡間隔20. 59mm、第四透鏡與平行平板間隔9. 1mm、平行平板與光闌間隔2. 725mm、光闌與探測器保護(hù)窗ロ間隔19. 13mm。第一透鏡的材料為硒化鋅；第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、平行平板的材料為鍺。本實用新型的紅外雙波段諧衍射光學(xué)系統(tǒng)利用諧衍射元件實現(xiàn)雙波段成像，對中/長波兩個紅外波段成像，提高了目標(biāo)的識別效率，降低虛警率；同時成像質(zhì)量優(yōu)；結(jié)構(gòu)簡化系統(tǒng)僅采用4片透鏡，一面衍射透鏡面，其余均為球面，大大降低了エ藝要求，結(jié)構(gòu)緊湊、片數(shù)少、體積小、透過率高；光機裝調(diào)方便光路中的部件均為固定部件，裝調(diào)簡單，很大程度上降低了系統(tǒng)的裝調(diào)難度。

圖I是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體的實施方式對本實用新型做進(jìn)ー步介紹。如圖1所示為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，該系統(tǒng)按光路走向依次由第一透鏡、第ニ透鏡、第三透鏡、第四透鏡、平行平板、光闌和探測器組成，第一透鏡和第二透鏡均為彎月正透鏡，第二透鏡的第一面采用諧衍射透鏡，第三透鏡為彎月負(fù)透鏡，第四透鏡為雙凸正透鏡。第一透鏡與第二透鏡間隔14mm、第二透鏡與第三透鏡間隔I. 59mm、第三透鏡與第四透鏡間隔20. 59mm、第四透鏡與平行平板間隔9. 1mm、平行平板與光闌間隔2. 725mm、光闌與探測器保護(hù)窗ロ間隔19. 13_。第一透鏡的材料為硒化鋅；第 二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、平行平板的材料為鍺。 本實用新型的工作原理和工作過程外界景物輻射依次按本實用新型所設(shè)置的透鏡系統(tǒng)經(jīng)過，光通過諧衍射透鏡時所產(chǎn)生的最大相位差是4 (p=2)，中心波長為入0=8. 4 ii m,取m=2，m=4時對應(yīng)波長入=8. 4 y m,入=4. 2 y m為系統(tǒng)的諧振波長,取3. 7 4. 8 ii m和7. 7 9. 5 ii m為工作波段，覆蓋的頻譜區(qū)衍射效率達(dá)80% ;有效焦距70. 3mm,系統(tǒng)總長限制在90mm以內(nèi)；F數(shù)2 ;全視場內(nèi)畸變彡0. 5% ;兩個波段范圍內(nèi)中心視場處傳函都接近衍射極限，在161p/_時，全視場光學(xué)傳遞函數(shù)長波波段均大于0. 56，中波波段均大于0. 72 ;適用的探測器像素數(shù)320 X 256、像素大小30 y m，30 y m像元內(nèi)長波邊緣視場的能量匯聚度為70%，而中波邊緣視場的能量匯聚度為82% ;邊緣視場長波波段色差均小于6 u m,中波波段色差均小于8 ii m。本實用新型的優(yōu)點如下(I)雙波段成像同時對中/長波兩個紅外波段成像，提高了目標(biāo)的識別效率，降
低虛警率。(2)成像質(zhì)量優(yōu)恰當(dāng)選擇參數(shù)“P”和所設(shè)計的系統(tǒng)的中心波長“ 巧妙地將諧衍射透鏡成功地引入紅外雙色系統(tǒng)的設(shè)計中，在兩個波段內(nèi)同時滿足了系統(tǒng)的成像和校正像差要求，具有良好的消像差特性。(3)結(jié)構(gòu)簡化系統(tǒng)僅采用4片透鏡，一面衍射透鏡面，其余均為球面，大大降低了エ藝要求，結(jié)構(gòu)緊湊、片數(shù)少、體積小、透過率高。(4)光機裝調(diào)方便光路中的部件均為固定部件，裝調(diào)簡單，很大程度上降低了系統(tǒng)的裝調(diào)難度?；谝陨咸攸c，本實用新型的紅外雙波段諧衍射光學(xué)系統(tǒng)在雙波段、多波段的光學(xué)成像系統(tǒng)中可實現(xiàn)高質(zhì)量成像，具有重要的實用價值。
權(quán)利要求1.一種紅外雙波段諧衍射光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)按光路走向依次由第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、平行平板、光闌和探測器組成，第一透鏡和第二透鏡均為彎月正透鏡，第二透鏡的第一面采用諧衍射透鏡，第三透鏡為彎月負(fù)透鏡，第四透鏡為雙凸正透鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的紅外雙波段諧衍射光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于第一透鏡與第二透鏡間隔14臟、第二透鏡與第三透鏡間隔I. 59mm、第三透鏡與第四透鏡間隔20. 59mm、第四透鏡與平行平板間隔9. 1_、平行平板與光闌間隔2. 725_、光闌與探測器保護(hù)窗口間隔.19. 13mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的紅外雙波段諧衍射光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于第一透鏡的材料為硒化鋅；第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、平行平板的材料為鍺。
專利摘要本實用新型涉及一種紅外雙波段諧衍射光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)按光路走向依次由第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、平行平板、光闌和探測器組成，第一透鏡和第二透鏡均為彎月正透鏡，第二透鏡的第一面采用諧衍射透鏡，第三透鏡為彎月負(fù)透鏡，第四透鏡為雙凸正透鏡。本實用新型的紅外雙波段諧衍射光學(xué)系統(tǒng)利用諧衍射元件實現(xiàn)雙波段成像，對中/長波兩個紅外波段成像，提高了目標(biāo)的識別效率，降低虛警率；同時成像質(zhì)量優(yōu)；結(jié)構(gòu)簡化系統(tǒng)僅采用4片透鏡，一面衍射透鏡面，其余均為球面，大大降低了工藝要求，結(jié)構(gòu)緊湊、片數(shù)少、體積小、透過率高；光機裝調(diào)方便光路中的部件均為固定部件，裝調(diào)簡單，很大程度上降低了系統(tǒng)的裝調(diào)難度。
文檔編號G02B1/00GK202421617SQ201120529449
公開日2012年9月5日 申請日期2011年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月17日
發(fā)明者劉環(huán)宇 申請人:中國航空工業(yè)集團(tuán)公司洛陽電光設(shè)備研究所