[發明專利]一種反攝遠物鏡導入光學系統

無效

• 申請號: 201010172941.5
• 申請日: 2010-05-11
• 公開（公告）號: CN101840058A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發明（設計）人: 江宇;司福祺;謝品華;劉文清;王亞萍;方武
• 申請（專利權）人: 中國科學院安徽光學精密機械研究所
• 主分類號: G02B13/14
• 分類號: G02B13/14;G02B13/18;G02B5/20
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及光學測量儀器領域，尤其是一種將目標物的紅外輻射收集并傳遞至紅外探測器的光學系統，具體為一種反攝遠物鏡導入光學系統。

背景技術

目前國外一些紅外透射式物鏡導入光學系統的方法多采用雙膠合或者雙分離物鏡來進行設計，雙膠合物鏡中正透鏡使用低色散材料，負透鏡用高色散材料，除了能校正球差、正弦差并保證光焦度外，還可以校正色差，但實際上可用的紅外材料并不多，通常將兩個透鏡分開，中間有一定的空氣間隔，相鄰透鏡面的曲率也可以不相等，這就可以在較大范圍內選用材料。現在中紅外區常采用硅和鍺作為透鏡材料。就整個系統中的濾光片尺寸和所要求的視場角度9°x6.8°而言，該紅外物鏡的焦距需在60mm左右才能達到觀測要求，但因后續光路中有轉動機構，所以該紅外物鏡必須設計成一短焦距、長后截距的物鏡系統。

發明內容

本發明的目的是提供一種反攝遠物鏡導入光學系統，以解決現有技術中紅外透射物鏡導入光學系統測量帶來的后截距過小，不利于后續整體結構的安裝的問題。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：

一種反攝遠物鏡導入光學系統，依次包括有同光軸設置的紅外物鏡組、透鏡組，其特征在于：所述紅外物鏡組和透鏡組之間的光路上相對所述光軸傾斜設置有可轉動的濾光輪，所述濾光輪上開有多個窗口，窗口中分別安裝有帶通濾光片，不同窗口中的帶通濾光片波長范圍均不相同。

所述的一種反攝遠物鏡導入光學系統，其特征在于：所述紅外物鏡組包括依次同光軸設置的第一負透鏡、第二負透鏡和正透鏡，所述第一、第二負透鏡之間的光路上設置有光闌，所述第二負透鏡的兩個鏡面、正透鏡面向第二負透鏡的鏡面均為偶次非球面面型。

所述的一種反攝遠物鏡導入光學系統，其特征在于：所述濾光輪上開有五個窗口，所述窗口按圓周均勻分布在濾光輪上，相應的帶通濾光片有五個。

所述的一種反攝遠物鏡導入光學系統，其特征在于：所述帶通濾光片的波長范圍分別為：2.7～2.95μm、3～4μm、3.6～4.2μm、4.2～4.45μm、4～5μm。

所述的一種反攝遠物鏡導入光學系統，其特征在于：所述濾光輪相對所述光軸傾斜角度為30度。

本發明利用反攝遠物鏡式，在視場9°x6.8°范圍內有五種帶通濾光片(2.7～2.95μm、3～4μm、3.6～4.2μm、4.2～4.45μm、4～5μm)，尺寸大小為17×28mm，安裝在濾光輪上，呈一定角度在主光路上放置。實際安裝結構需要使后截距放大到焦距的3.5倍以上，為有效的校正球差和某些軸外像差，系統中三個面采用偶次非球面面型，從而來提高測量的準確性，并因此大大的減少透鏡的片數(只用了3片透鏡，若不用非球面則需要6-7片透鏡才能達到效果)，盡可能地控制成本。

本發明中設置有紅外物鏡組，紅外物鏡組的后續光路上依次設置有濾光片、透鏡組，從透鏡組出射的光成像在紅外探測器上；濾光片為五種帶通濾光片(2.7～2.95μm、3～4μm、3.6～4.2μm、4.2～4.45μm、4～5μm)，尺寸大小為17×28mm，分別安裝在濾光輪的結構形式上；透鏡組是將濾光片上的像再二次成像到紅外探測器上。

紅外物鏡由分離的負、正光組構成，負光組由第一負透鏡構成，正光組由第二負透鏡、正透鏡構成，靠近物空間的光組具有負光焦度，稱為前組，靠近像平面的光組具有正光焦度，稱為后組，光闌設在負、正光組中間。入射光經過負組后，軸外光束有較大的入射高度，產生了較大的初級軸外像差和高級軸外像差。視場不大時，前組可以采用單片負透鏡。前組產生的軸外像差能力求其本身解決，剩余的量可以由后組補償。反攝遠物鏡的后組承擔較大的孔徑，其視場由于前組的發散作用，已經有所減小。為了校正球差和某些軸外像差，后組兩片鏡子有三個面采用了偶次非球面面型。入射光線經過前組發散后，再經過后組會聚于焦平面上。由于像方主面位于正組的右側靠近像平面的空間里，因此后工作距可以大于焦距。這里的焦距為60mm左右，而后截距為220mm左右，大約是焦距的3.5倍。

通過本發明中紅外物鏡鏡頭的MTF傳遞函數可以發現，本系統設計的鏡頭在一定的空間頻率范圍內具有良好的分辨率和對比度，滿足紅外成像系統的需求，進而解決因后截距過短，結構空間上無法滿足的問題。利用反攝遠物鏡的方式通過不同材料的配合以及三個偶次非球面面型提高了成像質量。具體地說，本發明具有以下優點：

(1)、采用反攝遠紅外物鏡成像的方法實現短焦距、長后截距的效果，從而為后繼光機系統提供安裝空間；

(2)、采用不同材料的正負透鏡組校正球差、色差，同時結合光闌完成對軸外像差的校正工作；