[發明專利]紅外光學系統

在審

• 申請號: 202010996786.2
• 申請日: 2020-09-21
• 公開（公告）號: CN112130279A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 陳成;王德江;洪永豐;虞林瑤
• 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: G02B13/00
• 分類號: G02B13/00;G02B13/04;G02B13/14
• 代理公司: 長春中科長光知識產權代理事務所(普通合伙) 22218
• 代理人: 高一明;郭婷

本發明提供一種紅外光學系統，包括沿光路方向依次同軸設置的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡和第四透鏡，第一透鏡的光焦度為負，其厚度為4mm～5mm，焦距為?27mm～?29mm，通光孔徑為Φ39mm～Φ42mm；第二片透鏡的光焦度為正，第二片透鏡的厚度為6mm～8mm，焦距為24mm～25mm，通光孔徑為Φ43mm～Φ45mm；第三片透鏡的光焦度為負，其厚度為5mm～7mm，焦距為?15mm～?16mm，通光孔徑為Φ22mm～Φ24mm；第四片透鏡的光焦度為正，其厚度為6mm～8mm，焦距為17mm～18mm，通光孔徑為Φ16mm～Φ18mm；第一透鏡與第二透鏡的間距為29.1mm～29.3mm，第二透鏡與第三透鏡的間距為12.1mm～12.4mm，第三透鏡與第四透鏡的間距為1.2mm～1.4mm，紅外光學系統的總長為59～80mm。本發明結構緊湊、視場角大、鏡片數少、材料常規且涉及種類少、在較寬溫度范圍實現了較好成像質量的無熱化設計、一次成像即實現了良好的冷闌匹配。

技術領域

本發明涉及光學系統設計技術領域，特別涉及一種無熱化緊湊型大視場的中波紅外光學系統。

背景技術

大視場紅外光學系統無論在軍事對抗還是在民用監視、資源勘探和搜救等領域都有廣闊的應用，因此，大視場凝視型紅外成像技術一直是世界各強國的一個重要研究方向。在紅外系統的研究過程中，在實現大視場和無熱化的同時實現緊湊結構和低畸變是一個挑戰。

發明內容

為彌補現有技術的不足，本發明提出一種無熱化緊湊型大視場的中波紅外光學系統，該系統結構緊湊、視場角大、鏡片數少、材料常規且涉及種類少、在較寬溫度范圍實現了較好成像質量的無熱化設計、一次成像即實現了良好的冷闌匹配。

為實現上述目的，本發明采用以下具體技術方案：

本發明提供一種紅外光學系統，包括沿光路方向依次同軸設置的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡和第四透鏡；其中，第一透鏡的光焦度為負，其厚度為4mm～5mm，焦距為-27mm～-29mm，通光孔徑為Φ39mm～Φ42mm；第二片透鏡的光焦度為正，第二片透鏡的厚度為6mm～8mm，焦距為24mm～25mm，通光孔徑為Φ43mm～Φ45mm；第三片透鏡的光焦度為負，其厚度為5mm～7mm，焦距為-15mm～-16mm，通光孔徑為Φ22mm～Φ24mm；第四片透鏡的光焦度為正，其厚度為6mm～8mm，焦距為17mm～18mm，通光孔徑為Φ16mm～Φ18mm；第一透鏡與第二透鏡的間距為29.1mm～29.3mm，第二透鏡與第三透鏡的間距為12.1mm～12.4mm，第三透鏡與第四透鏡的間距為1.2mm～1.4mm，紅外光學系統的總長為＜75mm。

優選地，第一透鏡的第一表面為球面，第一透鏡的第二表面為高階非球面，第二透鏡的第一表面為球面，第二透鏡的第二表面為高階非球面，第三透鏡的第一表面為高階非球面，第三透鏡的第二表面為球面，第四透鏡的第一表面和第二表面均為球面。

優選地，鏡筒的材料為鋁合金，第一透鏡、第四透鏡的材料分別為硒化鋅、AMTIR1或AMTIR3，第二透鏡的材料為硅，第三透鏡的材料為鍺或砷化鎵。

優選地，紅外光學系統的工作波段為3.7μm～4.8μm。

優選地，紅外光學系統還包括光學鏡筒，所述光學鏡筒為鋁合金。

本發明能夠取得以下技術效果：

(1)紅外光學系統采用反遠距結構，可以實現60°的大視場范圍，且在視場范圍內畸變小于5％。

(2)利用不同熱膨脹系數的紅外材料的合理匹配及光焦度的合理分配，實現紅外光學系統的被動無熱化設計，確保紅外光學系統在-20℃～+60℃溫度范圍內，無需主動調焦即可實現良好的成像質量。

(3)紅外光學系統為一次成像結構，共4片透鏡，透鏡的數量少，具有結構緊湊、透過率高、環境適應性強等優點。

附圖說明