[發明專利]長波紅外成像光學系統

有效

• 申請號: 201810031625.2
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN108152935B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 劉英;黨博石;姜洋
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G02B13/14
• 分類號: G02B13/14;G02B13/18;G02B1/00
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 趙勍毅

本發明提供一種長波紅外成像光學系統，其包括：沿入射光線的傳播方向依次順序設置于同一光軸的第一透鏡、用于成像及像差校正的多個透鏡及用于變焦的第三透鏡，所述多個透鏡中至少一個表面為偶次高階非球面，所述第三透鏡可移動地設置于所述光軸。所述長波紅外成像光學系統具備小型化、輕量化、低雜散、結構簡單等優勢，可以實現便攜式、實時在線監測。

技術領域

本發明涉及成像光學技術領域，尤其涉及一種長波紅外成像光學系統。

背景技術

大氣、煙云等可吸收可見光和近紅外線，但是對3～5um和8～14um的熱紅外線卻近似透明的。因此，這兩個波段被稱為熱紅外線的“大氣窗口”。利用這兩個窗口，可以使人們在完全無光的夜晚，或是在煙云密布的戰場，清晰地觀察到前方的情況。正是由于這個特點，熱紅外成像技術在軍事上提供了先進的夜視裝備，并為飛機、艦艇和坦克裝上了全天候前視系統。這些系統在海灣戰爭中發揮了非常重要的作用。另外，物體的熱輻射能量的大小，直接和物體表面的溫度相關。熱輻射的這個特點使人們可以利用它來對物體進行無接觸溫度測量和熱狀態分析，從而為工業生產、節約能源、保護環境等等方面提供了一個重要的檢測手段和診斷工具。

隨著現代技術的迅猛發展，8-14μm長波非制冷探測器在性能、體積、重量上的優勢逐步凸顯出來，而且相對于3-5μm的中波紅外波段，8-14μm長波紅外波段具有更好的大氣、煙霧穿透性，能夠適應低溫、潮濕、太陽干擾等環境下探測。隨著應用需求的提高，針對長波紅外成像光學系統在軍民領域的實際應用，對小型化、輕量化、結構緊湊、高性能價格比等的要求也逐漸提高。

發明內容

有鑒于此，本發明提出一種小型化、輕量化、結構緊湊、高性能價格比的長波紅外成像光學系統，具備小型化、輕量化、低雜散、結構簡單等優勢，可以實現便攜式、實時在線監測。

一種長波紅外成像光學系統，其包括：沿入射光線的傳播方向依次順序設置于同一光軸的第一透鏡、用于成像及像差校正的多個透鏡及用于變焦的第三透鏡，所述多個透鏡中至少一個表面為偶次高階非球面，所述第三透鏡可移動地設置于所述光軸。

本發明一較佳實施方式中，所述第一透鏡為硫化鋅透鏡，其形狀為等厚橢球。

本發明一較佳實施方式中，所述多個透鏡包括用于成像和像差校正的第二透鏡、用于高級像差校正的第四透鏡、用于會聚光束的第五透鏡及第六透鏡，所述第一透鏡、所述第二透鏡、所述第三透鏡、所述第四透鏡、所述第五透鏡及所述第六透鏡沿入射光線的傳播方向依次順序設置于所述光軸，所述第三透鏡可移動地設置于所述第二透鏡和所述第四透鏡之間。

本發明一較佳實施方式中，所述第二透鏡為鍺鏡片，所述第二透鏡朝向所述第一透鏡的前表面為球面、朝向所述第三透鏡的后表面為偶次高階非球面。由此，可起到成像和像差校正作用。

本發明一較佳實施方式中，所述第三透鏡為鍺鏡片，所述第三透鏡朝向所述第二透鏡的前表面為球面、朝向所述第四透鏡的后表面為二階非球面。所述第三透鏡可以有效地平衡軸上像差和部分高級像差，并通過前后距離的移動實現焦距的改變，起到雙檔變焦功能。

本發明一較佳實施方式中，所述第四透鏡為硒化鋅透鏡，所述第四透鏡朝向所述第三透鏡的前表面為偶次高階非球面、朝向所述第五透鏡的后表面為球面。由此，可以起到高級像差校正作用。

本發明一較佳實施方式中，所述第五透鏡為鍺透鏡，所述第五透鏡朝向所述第四透鏡的前表面和朝向所述第六透鏡的后表面均為球面。由此，可以起到會聚光束的作用。

本發明一較佳實施方式中，所述第六透鏡為鍺透鏡，所述第六透鏡朝向所述第五透鏡的前表面為偶次高階非球面、朝向像面的后表面為球面。由此，可以起到會聚光束的作用，并最終將光束會聚到成像面。