[實用新型]一種大視場大相對孔徑長波紅外光學系統

有效

• 申請號: 201821861591.1
• 申請日: 2018-11-13
• 公開（公告）號: CN209297022U
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 張溪
• 申請（專利權）人: 河北漢光重工有限責任公司
• 主分類號: G02B13/14
• 分類號: G02B13/14;G02B13/06
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 張潔;仇蕾安

本實用新型涉及一種大視場大相對孔徑長波紅外光學系統，屬于光學技術領域。所述系統包括具有正光焦度的第一透鏡、具有負光焦度的第二透鏡、具有正光焦度的第三透鏡、焦平面保護玻璃和焦平面；平行光束依次通過第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡和焦平面保護玻璃后到達焦平面上成像；其中，第一透鏡為硫系玻璃材料或鍺材料，第二透鏡為鍺材料，第三透鏡為硫系玻璃材料或鍺材料，焦平面保護玻璃為鍺材料。所述系統在增大了光學系統相對孔徑的前提下，有效提高了光學系統的透過率，大大增強了系統的像面照度，提高了成像質量。

技術領域

本實用新型涉及長波紅外光學系統，特別涉及一種具有大相對孔徑、大視場非制冷型定焦長波紅外光學系統，屬于光學技術領域。

背景技術

由于長波紅外非制冷焦平面探測器具有結構簡單、可靠性高、穩定性強、成本低廉、重量輕便、體積較小等諸多優點，它被廣泛應用于軍品與民品中。紅外光學玻璃材料的透過率普遍偏低、非制冷探測器光譜相應靈敏度偏低，所以紅外波段光學系統要求具有盡可能大的相對孔徑。隨著國內金剛石單點車的引入使用以及加工技術的日益提高，衍射光學元件在紅外光學系統中得到了廣泛的應用。

在公布號為CN105487193A的《F19mm大相對孔徑機械被動式無熱化鏡頭及補償調焦方法》專利申請中僅公布了一種焦距為19mm、F/#(光由無限遠入射所形成的有效焦距F與近軸光線所對應的入瞳直徑#的比值)數為1的長波紅外定焦鏡頭；公布號為CN105467549A的《F5mm大相對孔徑機械被動式無熱化鏡頭及其補償調節方法》專利申請中公布了一種焦距為5mm、F/#數為1的匹配384×288，17μm面陣的長波紅外鏡頭，且其光學系統由四片透鏡組成；公布號為CN106990517A的《一種大相對孔徑長焦距非制冷紅外無熱化光學系統》專利申請中公布了一種焦距為500mm、F/#數為1的長波紅外定焦鏡頭，但其光學系統采取了折返式系統的結構，且其除了采用了鋁材料作為反射透鏡之外，另采用了5片透鏡組成光學系統；公布號為CN206960766U的《一種折衍混合大相對孔徑無熱化紅外物鏡》專利中公布了一種焦距為70mm、F/#數為1的長波紅外定焦鏡頭，其采用了四片紅外透鏡的形式來完成；公布號為CN105116527A的《一種大相對孔徑低畸變廣角長紅外折反射式光學系統》專利中公布了一種焦距為4.18mm、F/#數為0.86的長波廣角定焦紅外鏡頭，其采用了若干個彎月負透鏡和反射式顯微物鏡組的形式構建完成了光學系統。

以上現有技術中，F/#數大部分為F/1，僅有一個可以達到F/0.86。且目前在光學系統搭建過程中普遍采用了四片及以上的透鏡數量，雖然在通光孔徑上達到了大相對孔徑的優勢，但是其過多的透鏡數量卻降低了光學系統的透過率，降低了紅外鏡頭的整體成像質量。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種大視場大相對孔徑長波紅外光學系統，所述系統在增大了光學系統相對孔徑的前提下，有效提高了光學系統的透過率，大大增強了系統的像面照度，提高了成像質量；且具有體積小、重量輕、結構簡單和可靠性高的優點。

為實現上述目的，本實用新型的技術方案如下。

一種大視場大相對孔徑長波紅外光學系統，所述系統包括具有正光焦度的第一透鏡、具有負光焦度的第二透鏡、具有正光焦度的第三透鏡、焦平面保護玻璃和焦平面；平行光束依次通過第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、焦平面保護玻璃，到達焦平面上成像；其中，第一透鏡為硫系玻璃材料或鍺材料，第二透鏡為鍺材料，第三透鏡為硫系玻璃材料或鍺材料，焦平面保護玻璃為鍺材料。

進一步的，所述第一透鏡第一表面為球面，第一透鏡第二表面為非球面；所述第二透鏡第一表面為非球面，第二透鏡第二表面為球面；所述第三透鏡第一表面為球面，第三透鏡第二表面為非球面/衍射面；孔徑光闌位于第一透鏡第一表面上。

進一步的，所述第一透鏡的焦距f1，第二透鏡和第三透鏡的總焦距f23，滿足公式：0.2<f1/f23<1.0。當以上關系得到滿足時，光學系統可獲得大視場，且成像質量會得到顯著提高。