一种双波段红外光学系统技术方案

本发明专利技术公开了一种双波段红外光学系统，包括沿光入射方向依次同轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜和第六透镜；第一透镜和第五透镜为弯月负透镜，第二透镜、第三透镜和第四透镜为弯月正透镜，第六透镜为双凸正透镜；所述第三透镜的后表面和第四透镜的前表面为非球面，其余透镜表面均为球面；第一透镜、第二透镜的材料为锗，第三透镜、第四透镜、第六透镜的材料为硫系玻璃，第五透镜的材料为硒化锌。该系统使用硫系玻璃实现双波段成像，同时解决在中长波宽波段红外光学系统中轴向色差和球差的校正问题，提高了目标的识别效率，降低了虚警率；该系统结构紧凑，透过率高；光机装调方便，适合推广应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光学系统
，具体涉及一种双波段红外光学系统。
技术介绍
红外成像基于目标与背景辐射度的不同，通过被动接收目标和背景的辐射，经光 电转换、电信号处理等手段，将目标物体的温度分布图像转换成视频图像。大气对红外辐射 的吸收，主要有三个重要的大气窗口，分布在0. 75-2. 5 μ m的近红外、3-5 μ m的中波红外和 8-14 μ m的长波红外三个波段范围内。传统的红外成像系统一般工作的波段较窄，获取的信 息量有限，而结合各个波段的成像特点、工作于多个波段的红外光学系统能够获取充分有 用的信息，能够有效地把目标物从大量的图像中识别出来，在目标识别探测中能够发挥举 足轻重的地位。非制冷红外热像仪由于不需制冷并且价格低廉，在电力、消防、工业、医疗、 安防等民用领域应用非常广泛。红外光学系统在非制冷热像仪中起着非常重要的作用，各 类镜头已得到了广泛应用，却缺乏非制冷双波段光学镜头，因此，对非制冷双波段红外光学 系统的研究就尤显重要。 双波段成像系统通常可以用两种方式实现：一是用两个分别响应不同波段的探测 器，共物镜分光路的方式；二是用一个能响应两个波段的探测器共光路系统构成。现有技术 中，CN104238099A公开了一种大变倍比红外双波段共口径共变焦光学系统，包括沿光轴方 向依次设置的公共前固定组、能够沿轴向移动的公共变倍组、公共补偿组、公共后固定组以 及用于反射长波红外光、透射中波红外光的第一分光棱镜；第一分光棱镜的反射光路上设 置有长波红外光后固定组，反射光由长波非制冷接收器件成像；第一分光棱镜的透射光路 上设置有中波红外焦距补偿组和中波红外光后固定组，透射光由中波红外非制冷接收器件 成像。该双波段光学系统在连续变焦过程中，双波段对应焦距差值小于其焦深，双波段目标 信息可以由同一系统接收，不需要光路切换；但是其只能采用部分共光路系统，增加了系统 的体积、重量和尺寸。如采用一个能响应两个波段的探测器共光路系统，则现有技术无法克 服光学系统的像差色差的校正问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种双波段红外光学系统，在中长波两个波段同时满足系统 的成像和校正像差色差的要求，实现共光路宽波段红外光学系统的设计。 为了实现以上目的，本专利技术所采用的技术方案是： -种双波段红外光学系统，包括沿光入射方向（从物方到像方）依次同轴设置的 第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜和第六透镜；所述第一透镜和第 五透镜为弯月负透镜，第二透镜、第三透镜和第四透镜为弯月正透镜，第六透镜为双凸正透 镜；所述第三透镜的后表面和第四透镜的前表面为非球面，其余透镜表面均为球面；所述 第一透镜、第二透镜的材料为锗，第三透镜、第四透镜、第六透镜的材料为硫系玻璃，第五透 镜的材料为硒化锌。 本专利技术的双波段红外光学系统所用材料中，锗具有高折射率、表面最小曲率和色 差小的特性，适合用于2~16 μ m区域的近红外波段。硒化锌在600nm~16 μ m波段内具 有很尚透过率，且吸收率低。硫系玻璃是一种以硫、砸或蹄等硫族兀素为基质的非晶态光学 材料，具有优良的透红外和消热差性能。 本专利技术的双波段红外光学系统，中长波光学系统采用共孔径透射式设计，采用三 种不同色差系统的红外材料（锗、硒化锌、硫系玻璃）来实现双波段的色差校正，将硫系玻 璃引入中长波红外光学系统的设计中，采用非球面，在两个波段同时满足系统的成像和校 正像差色差的要求，实现宽波段红外光学系统的设计。 所述第一透镜与第二透镜间隔12. 4mm，第二透镜与第三透镜间隔9. 2mm，第三透 镜与光阑间隔3. 6mm，光阑与第四透镜间隔I. 5mm，第四透镜与第五透镜间隔0. 3mm、第五透 镜与第六透镜间隔4. 6mm。 所述的双波段红外光学系统，沿光入射方向（从物方到像方），第一透镜的前表面 凸向物方、后表面凹向像方，第二透镜的前表面凹向物方、后表面凸向像方，第三透镜的前 表面凸向物方、后表面凹向像方，第四透镜的前表面凹向物方、后表面凸向像方，第五透镜 的前表面凸向物方、后表面凹向像方，第六透镜的前表面凸向物方、后表面凸向像方。 其中，所述光阑为圆孔光阑。 所述的双波段红外光学系统，还包括沿光入射方向设置在第六透镜后方的探测 器。 所述探测器为非制冷双色探测器。所述的非制冷双色探测器是指中波红外和长波 红外双波段非制冷探测器；该探测器为非制冷中长波共焦面探测器，光学系统同时对中波 和长波成像在探测器焦平面上。 所述第六透镜与探测器的焦平面间隔10. 8_ 所述第六透镜与探测器之间还设有平行平板。 所述平行平板的材料为锗。 本专利技术的双波段红外光学系统，外界景物辐射经第一透镜、第二透镜、第三透镜、 光阑（圆孔）、第四透镜、第五透镜、第六透镜聚焦到探测器的焦平面上。 上述的红外光学系统的工作波段为：中波波长3. 7 μ m~4. 8 μ m，长波波长 8 μ m ~ 12 μ m〇 本专利技术的双波段红外光学系统，包括沿光入射方向依次同轴设置的第一、第二、第 三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜和第六透镜，其中第三、第四、第六透镜的材料为硫系玻 璃；该红外光学系统具有如下优点： 1)使用硫系玻璃材料实现双波段成像，硫系玻璃具有较小的折射率和温度系数， 有效校正光学系统的色差； 2)采用三种不同色差系统的红外材料（锗、硒化锌、硫系玻璃）来实现双波段的色 差校正，使该系统对中/长波两个红外波段成像，克服了单一波段红外系统获取信息的局 限性，同时解决在中长波宽波段红外光学系统中轴向色差和球差的校正问题，提高了目标 的识别效率，降低了虚警率； 3)结构简化：系统采用六片透镜，引入两个非球面，其余均为球面，大大降低了工当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双波段红外光学系统，其特征在于：包括沿光入射方向依次同轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、光阑、第四透镜、第五透镜和第六透镜；所述第一透镜和第五透镜为弯月负透镜，第二透镜、第三透镜和第四透镜为弯月正透镜，第六透镜为双凸正透镜；所述第三透镜的后表面和第四透镜的前表面为非球面，其余透镜表面均为球面；所述第一透镜、第二透镜的材料为锗，第三透镜、第四透镜、第六透镜的材料为硫系玻璃，第五透镜的材料为硒化锌。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：梁瑞冰，兰卫华，张良，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所，
类型：发明
国别省市：河南;41