一种短波红外像方远心镜头制造技术

本发明专利技术提出一种短波红外像方远心镜头，镜头包括8片透镜，透镜结构形式沿光线入射方向依次为正负正负正正负正；镜头的光学系统焦距为30mm，F数为2，光谱范围为1000nm～2500nm，全视场18.2°，系统总长51mm，其中系统最后一面到像面的距离为8mm，即后截距8mm，为光学系统与后续系统或探测器的机械连接留有了足够空间；该镜头的发明专利技术主要作为短波红外成像光谱仪的望远系统，通过对初始结构的变型和复杂化，最后采用八片六组结构，对系统七种像差均进行了校正和平衡，最终使系统具有大相对孔径、宽光谱范围、结构紧凑、像质优良等优点。

A short wave infrared image Telecentre lens

The present invention provides a short wave infrared image square telecentric lens, which consists of eight lenses, the lens structure is positive, negative, positive and negative in turn along the direction of light incidence; the optical system focal length of the lens is 30 mm, the F number is 2, the spectral range is 1000 nm to 2500 nm, the full field of view is 18.2 degrees, and the total length of the system is 51 mm. The distance of the image plane is 8mm, that is, the rear intercept is 8mm, which leaves enough space for the mechanical connection between the optical system and the follow-up system or detector; the lens is mainly invented as the telescope system of the shortwave infrared imaging spectrometer. Through the modification and complication of the initial structure, eight pieces and six groups of structures are adopted to achieve seven aberrations of the system. The system has the advantages of large relative aperture, wide spectral range, compact structure and good image quality.

【技术实现步骤摘要】
一种短波红外像方远心镜头
本专利技术涉及光学设计
，特别涉及一种短波红外像方远心镜头。
技术介绍
成像光谱仪是20世纪80年代出现的，将成像技术与光谱技术结合于一体的光学仪器。成像光谱仪的结构主要包括前段望远系统和后端分光系统，望远系统将景物成像于一次像面，分光系统则通过狭缝截取一个线视场，将其色散分波段成像，然后通过整个成像光谱仪的转动扫描，将线视场扫描称为面视场。由此可见，望远系统的成像质量，决定着整个仪器的成像质量。短波红外成像光谱仪的工作波段为1000nm～2500nm，因此望远系统也应针对该波段进行设计，但是大多数光学材料在接近2400nm左右时透过率会很低，可用光学材料种类较少，因此设计过程中光学材料的选择应着重考虑光学透过率的因素。同时整个波段范围宽达1500nm，在可选材料如此至少的情况下，色差的校正显得尤为困难，并且由于望远系统所成一次像面会作为分光系统的物面，因此七种像差都应进行严格校正。综上所述，短波红外成像光谱仪的望远系统的设计，无论从材料的选择、初始结构的确定，还是到初始结构的复杂化、像差的校正和平衡，都需要设计者仔细斟酌考虑，具有一定的设计难度。为了克服上述缺点，设计一种新的短波红外像方远心镜头。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种短波红外像方远心镜头，作为短波红外成像光谱仪的望远镜头，该镜头不仅具有像方远心的特点，而且在光学材料的选择，结构形式的排布以及像差优化平衡的过程中，充分考虑了作为成像光谱仪望远镜头的具体要求，最终镜头具有像方远心、大相对孔径、宽光谱范围、结构紧凑、像质优良等优点。本专利技术实施例中提供一种短波红外像方远心镜头，其包括沿光线入射方向依次同轴排布的第一正透镜、第一负透镜、第二正透镜、第二负透镜、第三正透镜、第四正透镜、第三负透镜和第五正透镜；所述第一正透镜的材料为HZK20，14mm<通光口径<15mm，6mm<厚度<7mm；所述第一负透镜的材料为HLAF62，13mm<通光口径<14mm，1mm<厚度<2mm；所述第二正透镜的材料为HBAK5，11mm<通光口径<12mm，4mm<厚度<5mm；所述第二负透镜的材料为HZF6，10mm<通光口径<11mm，1mm<厚度<2mm；所述第三正透镜的材料为HZBAF1，12mm<通光口径<13mm，8mm<厚度<9mm；所述第四正透镜的材料为HZK20，17mm<通光口径<18mm，6mm<厚度<7mm；所述第三负透镜的材料为HZF4，15mm<通光口径<16mm，1mm<厚度<2mm；所述第五正透镜的材料为HLAF62，13mm<通光口径<14mm，3mm<厚度<4mm。前述六种光学材料均选自成都光明玻璃库，在兼顾系统光学材料透过率的同时，统筹考虑了系统像差的校正和平衡。可选地，所述第一正透镜的通光口径为14.9mm，厚度为6.44mm；所述第一负透镜的通光口径为13.1mm，厚度为1.5mm；所述第二正透镜的通光口径为11.1mm，厚度为4.01mm；所述第二负透镜的通光口径为10.06mm，厚度为1.99mm；所述第三正透镜的通光口径为12.9mm，厚度为8.25mm；所述第四正透镜的通光口径为17.3mm，厚度为6.7mm；所述第三负透镜的通光口径为15.1mm，厚度为1.7mm；所述第五正透镜的通光口径为13.36mm，厚度为3.76mm。可选地，所述第一正透镜与所述第一负透镜组成第一个胶合透镜，所述第二负透镜和所述第三正透镜组成第二个胶合透镜。可选地，所述第五正透镜的光线出射面的中心与像面的距离为8mm。可选地，短波红外像方远心镜头的外形尺寸为φ17.3×51mm。可选地，短波红外像方远心镜头的光学系统焦距为30mm，F数为2。可选地，短波红外像方远心镜头的光谱范围为1000nm～2500nm。可选地，短波红外像方远心镜头的全视场为18.2°。可选地，短波红外像方远心镜头的总光学材料透过率大于等于0.646。从以上技术方案可以看出，本专利技术实施例具有以下优点：1、所述短波红外像方远心镜头，光谱范围为1000nm～2500nm，波段范围宽达1500nm，完全覆盖短波红外波段，像方远心设计，完美匹配后续分光系统，光学系统焦距为30mm，F数为2，大相对孔径集光能力强，保证像面照度。2、通过设置第一正透镜、第一负透镜、第二正透镜、第二负透镜、第三正透镜、第四正透镜、第三负透镜和第五正透镜这八片透镜，八片透镜的材料均充分考虑光学透过率的因素，通过使得采用的六种材料在波长2400nm处10mm透过率达到0.86以上，并且不使用特殊光学材料以控制成本，使得整个光路的总光学材料透过率达到0.646。3、所述短波红外像方远心镜头，通过对初始结构的变型和复杂化，最后采用八片六组结构，对系统七种像差均进行了校正和平衡，最终像质优良。4、所述短波红外像方远心镜头中透镜均采用标准球面面型，易于加工和装配，成本较低。5、所述短波红外像方远心镜头，系统最后一面的第五正透镜到像面的距离为8mm，为镜头与后续光学系统的机械连接留有了足够空间，系统总长51mm，整个镜头结构紧凑。附图说明图1为本专利技术的短波红外像方远心镜头的系统结构图；图2为本专利技术的光学系统的点列图；图3为本专利技术的光学系统的光学调制传递函数。附图标记：1-第一正透镜；2-第一负透镜；3-第二正透镜；4-第二负透镜；5-第三正透镜；6-第四正透镜；7-第三负透镜；8-第五正透镜。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。请参看图1，为本专利技术的光学系统结构图，该短波红外像方远心镜头包括8片透镜，8片透镜以正负正负正正负正的形式排列，所有镜面均采用标准球面面型，便于加工并且成本更低。8片透镜包括沿光线入射方向依次同轴排布的第一正透镜1、第一负透镜2、第二正透镜3、第二负透镜4、第三正透镜5、第四正透镜6、第三负透镜7和第五正透镜8。所述第一正透镜1的材料为HZK20，14mm<通光口径<15mm，6mm<厚度<7mm。所述第一负透镜2的材料为HLAF62，13mm<通光口径<14mm，1mm<厚度<2mm。所述第二正透镜3的材料为HBAK5，11mm<通光口径<12mm，4mm<厚度&本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种短波红外像方远心镜头，其特征在于：包括沿光线入射方向依次同轴排布的第一正透镜、第一负透镜、第二正透镜、第二负透镜、第三正透镜、第四正透镜、第三负透镜和第五正透镜；所述第一正透镜的材料为HZK20，14mm

【技术特征摘要】
1.一种短波红外像方远心镜头，其特征在于：包括沿光线入射方向依次同轴排布的第一正透镜、第一负透镜、第二正透镜、第二负透镜、第三正透镜、第四正透镜、第三负透镜和第五正透镜；所述第一正透镜的材料为HZK20，14mm<通光口径<15mm，6mm<厚度<7mm；所述第一负透镜的材料为HLAF62，13mm<通光口径<14mm，1mm<厚度<2mm；所述第二正透镜的材料为HBAK5，11mm<通光口径<12mm，4mm<厚度<5mm；所述第二负透镜的材料为HZF6，10mm<通光口径<11mm，1mm<厚度<2mm；所述第三正透镜的材料为HZBAF1，12mm<通光口径<13mm，8mm<厚度<9mm；所述第四正透镜的材料为HZK20，17mm<通光口径<18mm，6mm<厚度<7mm；所述第三负透镜的材料为HZF4，15mm<通光口径<16mm，1mm<厚度<2mm；所述第五正透镜的材料为HLAF62，13mm<通光口径<14mm，3mm<厚度<4mm。2.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔继承，陈建军，杨晋，孙慈，刘嘉楠，刘建利，张锐，姚雪峰，宋楠，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22