一種非制冷型紅外光學系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種非制冷型紅外光學系統(tǒng)，采用五片透鏡組合，從物方到像方按順序由負光焦度第一透鏡、正光焦度第二透鏡、孔徑光闌、負光焦度第三透鏡、正光焦度第四透鏡、負光焦度第五透鏡、探測器組成。其工作波段為8～12μm，F(xiàn)/#為1.0，焦距為14.5mm，探測器采用VOX非制冷探測器，視場為62°×48.5°，整個光學系統(tǒng)長度為70mm。利用紅外光學材料熱特性之間的差異，合理選擇透鏡材料、分配光焦度，同時利用非球面，使整個光學系統(tǒng)成像質(zhì)量良好，畸變在-5％范圍內(nèi)。
【專利說明】一種非制冷型紅外光學系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種非制冷型紅外光學系統(tǒng)，屬于光學系統(tǒng)設(shè)計【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 長波非制冷探測器在國外已經(jīng)開始產(chǎn)業(yè)化，目前，美國、法國等歐美國家已經(jīng)生產(chǎn) 出探測器列陣規(guī)模640X480,像元中心距25ym的氧化釩微測輻射熱計探測器，日本、以色 列也在開展相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)。
[0003] 隨著探測器技術(shù)的發(fā)展，非制冷光學設(shè)計技術(shù)也取得了相應(yīng)的發(fā)展，并廣泛應(yīng)用 于民用工程和軍事領(lǐng)域中。特別是在近距離監(jiān)視觀察方面，通常要求大視場成像，并對成像 質(zhì)量和畸變有較高的要求。隨著光學系統(tǒng)視場的增大，各種大視場像差對系統(tǒng)的影響變得 非常嚴重。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種非制冷型紅外光學系統(tǒng)，用以解決隨著光學系統(tǒng)視場的 增大，各種大視場像差對系統(tǒng)的影響變得非常嚴重的問題。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括一種非制冷型紅外光學系統(tǒng)，設(shè)置在鏡筒內(nèi)， 該紅外光學系統(tǒng)包括孔徑光闌和同光軸設(shè)立的5片透鏡，從物方到像方依次為：負光焦度 的第一透鏡，正光焦度的第二透鏡、孔徑光闌、負光焦度的第三透鏡、正光焦度的第四透鏡、 負光焦度的第五透鏡。
[0006] 第一透鏡彎向物方，第二透鏡彎向物方，第三透鏡彎向像方，第四透鏡彎向像方， 第五透鏡彎向物方。
[0007] 第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡的材料為鍺，第五透鏡的材料為硒化鋅。
[0008] 第二透鏡靠近物方的表面、第三透鏡靠近物方的表面采用非球面結(jié)構(gòu)，第四透鏡 靠近像方的表面采用非球面結(jié)構(gòu)。
[0009] 紅外光學系統(tǒng)還包括探測器，該探測器的焦平面設(shè)置在負光焦度的第五透鏡之 后，用于接收第五透鏡透射出的光信號。
[0010] 整個光學系統(tǒng)長度為70mm，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)相對簡單，占有的空間小，但是能夠有效 地實現(xiàn)要求的大視場高分辨率。
[0011] 通過采用多個非球面相結(jié)合，增加了光學系統(tǒng)設(shè)計過程中的自由度，協(xié)調(diào)校正系 統(tǒng)的慧差、球差、像散、畸變等像差。
[0012] 利用紅外光學材料熱特性之間的差異，合理選擇透鏡材料、分配光焦度，同時利用 非球面，使整個光學系統(tǒng)成像質(zhì)量良好，畸變在-5 %范圍內(nèi)。
[0013] 孔徑光闌設(shè)置在光學系統(tǒng)的中間位置，類似雙高斯構(gòu)型，通過采用雙高斯構(gòu)型，并 合理選擇非球面，有效的遏制各種像差對系統(tǒng)的影響。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖2是光學系統(tǒng)的畸變圖；
[0016] 圖3是光學系統(tǒng)的傳遞函數(shù)圖。

【具體實施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細的說明。
[0018] -種非制冷型紅外光學系統(tǒng)，設(shè)置在鏡筒內(nèi)，該紅外光學系統(tǒng)包括孔徑光闌和同 光軸設(shè)立的5片透鏡，從物方到像方依次為：負光焦度的第一透鏡，正光焦度的第二透鏡、 孔徑光闌、負光焦度的第三透鏡、正光焦度的第四透鏡、負光焦度的第五透鏡。
[0019] 基于以上技術(shù)方案，結(jié)合附圖，給出以下一個【具體實施方式】。
[0020] 一種非制冷型紅外光學系統(tǒng)，整個光學系統(tǒng)設(shè)置在鏡筒內(nèi)，鏡筒材質(zhì)為鋁。如圖1 所示，該光學系統(tǒng)由五塊透鏡和孔徑光闌組成，從物方到像方依次為透鏡I、透鏡II、孔徑 光闌、透鏡III、透鏡IV、透鏡V、探測器。探測器的焦平面設(shè)置在透鏡V之后，用于接收透鏡 V透射出的光信號。
[0021] 前四片透鏡采用雙高斯構(gòu)型，孔徑光闌位于透鏡II和透鏡III之間。其中，透鏡I為 負光焦度透鏡，彎向物方，采用鍺材料；透鏡II為正光焦度透鏡，彎向物方，采用鍺材料；透 鏡III為負光焦度透鏡，彎向像方，采用鍺材料；透鏡IV為正光焦度透鏡，彎向像方，采用鍺材 料；透鏡V為負光焦度透鏡，彎向物方，采用硒化鋅材料，形成光焦度-、+、-、+、-構(gòu)型。
[0022] 透鏡II、透鏡III靠近物方的表面采用非球面，透鏡IV的靠近像方的表面采用非球 面，其它透鏡表面都為球面。通過采用多個非球面相結(jié)合，增加了光學系統(tǒng)設(shè)計過程中的自 由度，協(xié)調(diào)校正系統(tǒng)的慧差、球差、像散、畸變等像差，圖2是該光學系統(tǒng)的畸變圖。
[0023] 本發(fā)明提供的紅外光學系統(tǒng)的一組具體光學參數(shù)，如表1所示。
[0024] 表 1
[0025]

【權(quán)利要求】
1. 一種非制冷型紅外光學系統(tǒng)，設(shè)置在鏡筒內(nèi)，其特征在于，所述紅外光學系統(tǒng)包括孔 徑光闌和同光軸設(shè)立的5片透鏡，從物方到像方依次為：負光焦度的第一透鏡，正光焦度的 第二透鏡、孔徑光闌、負光焦度的第三透鏡、正光焦度的第四透鏡、負光焦度的第五透鏡。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非制冷型紅外光學系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡彎向物 方，所述第二透鏡彎向物方，所述第三透鏡彎向像方，所述第四透鏡彎向像方，所述第五透 鏡彎向物方。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的非制冷型紅外光學系統(tǒng)，其特征在于，第一透鏡、第二透鏡、 第三透鏡、第四透鏡的材料為鍺，第五透鏡的材料為硒化鋅。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的非制冷型紅外光學系統(tǒng)，其特征在于，第二透鏡靠近物方的 表面、第三透鏡靠近物方的表面采用非球面結(jié)構(gòu)，第四透鏡靠近像方的表面采用非球面結(jié) 構(gòu)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的非制冷型紅外光學系統(tǒng)，其特征在于，所述紅外光學系統(tǒng)還 包括探測器，所述探測器的焦平面設(shè)置在負光焦度的第五透鏡之后，用于接收第五透鏡透 射出的光信號。
【文檔編號】G02B13/18GK104330874SQ201410586191
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】劉環(huán)宇 申請人:中國航空工業(yè)集團公司洛陽電光設(shè)備研究所