[發明專利]紅外光學系統

無效

• 申請號: 201110372276.9
• 申請日: 2011-11-10
• 公開（公告）號: CN102466861A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發明（設計）人: 田波康則;中村均;椿浩二
• 申請（專利權）人: 株式會社拓普康
• 主分類號: G02B13/14
• 分類號: G02B13/14;G02B13/18
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 韓明星;金光軍

技術領域

本發明涉及在近紅外線至遠紅外線的波長域內使用的紅外光學系統。

背景技術

關于上述紅外光學系統，公開了由硫化鋅(ZnS)形成的兩組兩片透鏡、三組三片透鏡的紅外透鏡系統(專利文獻1，圖51，圖65，圖79，圖93以及圖96)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：參照日本特開2007-241032號公報

發明內容

技術問題

然而，對于上述專利文獻1所述的紅外透鏡而言，由于形成透鏡表面形狀的曲面的極值在除透鏡中央以及透鏡外徑之外的范圍內也會形成，因此偏心差的范圍較窄，只有經過非常精密的研磨加工才能制作出所述紅外透鏡。由于這個原因，容易產生透鏡的偏心，從而會發生球面像差、畸變以及色差等。因此，對于現有的在3～5μm的中紅外線、8～12μm的遠紅外線波長域內使用的紅外成像系統中所使用的紅外透鏡而言，存在難以將其用于暴露在惡劣的環境下的特殊光學系統的問題。

此外，在透鏡有效直徑外部(即，從透鏡有效直徑到透鏡邊緣的數mm左右的環狀(圓環狀)范圍)存在極值的情況下，模具成型時的透鏡玻璃材料的變形也會殘留在透鏡內部，根據透鏡使用環境的不同可能會影響透鏡有效直徑的透鏡特性。

此外，對上述現有紅外透鏡而言，需要進行如上所述的精密的研磨加工，從而存在增加其制造成本的問題，期望能夠使用低制造成本進行制造。

此外，由于需要將用在紅外成像系統的紅外線相機緊湊地收納于諸如透鏡鏡筒等的機殼(chassis)，因此需要縮短光學系統整體的長度，并且為了擴大能夠進行清晰攝影的范圍，需要延長焦距并提高光學系統的亮度。

因此本發明的目的在于，對于用在紅外成像系統的紅外光學系統而言，能夠容易且廉價地制造即使在惡劣的條件下使用也能獲得良好圖像的紅外光學系統。此外，本發明的目的還在于提供這樣一種紅外光學系統，可通過縮短光學系統整體的長度使所述紅外光學系統緊湊地收納于諸如透鏡鏡筒等的機殼，且可通過延長焦距并提高光學系統的亮度來擴大所述紅外光學系統能夠進行清晰攝影的范圍。

技術方案

本發明涉及一種紅外光學系統，其特征在于，具有從物側起依次具備第一透鏡及第二透鏡的兩組兩片的結構，所述第一透鏡是凸面朝向物側的凸非球面透鏡，所述第二透鏡是凸面朝向物側的凸彎月透鏡(convex?meniscus?lens)，將至少一個透鏡的物側面或像側面作為衍射光學元件面，且在包含透鏡有效直徑外部的透鏡面上不形成極值。

本發明涉及一種紅外光學系統，其特征在于，具有從物側起依次具備第一透鏡及第二透鏡的兩組兩片的結構，所述第一透鏡是凸面朝向物側的凸非球面透鏡，所述第二透鏡是凸面朝向物側的凸彎月透鏡，將至少一個透鏡的物側面或像側面作為衍射光學元件面，用f表示整個系統的焦距，用f1表示第一透鏡L1的焦距，并滿足以下條件式，

2.0＜f1/f。

本發明涉及一種紅外光學系統，其特征在于，具有從物側起依次具備第一透鏡及第二透鏡的兩組兩片的結構，所述第一透鏡是凸面朝向物側的凸非球面透鏡，所述第二透鏡是凸面朝向物側的凸彎月透鏡，將至少一個透鏡的物側面或像側面作為衍射光學元件面，并具有F/0.95的口徑比。

本發明具有如下特征，在上述的紅外光學系統中，所述第一透鏡和第二透鏡由硫系玻璃構成。

本發明具有如下特征，在上述的紅外光學系統中具備圖像形成元件。

根據本發明，對在1～2μm近紅外線、3～5μm中紅外線以及8～12μm遠紅外線波長域內使用的紅外光學系統而言，能夠通過模具成型容易且廉價地制造出即使在惡劣的環境下也能獲得良好圖像的紅外光學系統。此外，通過縮短光學系統整體的長度，可使所述紅外光學系統緊湊地收納于諸如透鏡鏡筒等的機殼，并且通過延長焦距并提高光學系統的亮度，可擴大能夠進行清晰攝影的范圍。

附圖說明

圖1是示出根據本發明實施方式的紅外光學系統的構成的示意圖。

圖2示出的是根據實施例一的紅外光學系統的像差，其中，(a)是示出球面像差的曲線圖，(b)是示出像散的曲線圖，(c)是示出畸變的曲線圖。

圖3是示出根據實施例一的紅外光學系統的頻率特性的曲線圖。

圖4是示出根據實施例一的紅外光學系統的離焦(through-focus)特性的曲線圖。

圖5是示出根據實施例一的紅外光學系統的由環境溫度引起的調制傳遞函數(MTF)的變化的曲線圖。