The invention discloses an optical system of a fast focal ratio reflective long-wave infrared viewfinder based on a free-form surface, comprising two free-form surface mirrors and a long-wave infrared response surface array detector. The light passes through the external pupil of the incident light, and then passes through two free-form surface mirrors in turn, reaching the detector of the long-wave infrared response surface array. Existing off-axis two-mirror optical system for viewfinder optical system design can only be applied in visible band, and its F number is too large to be applied in long-wave infrared band, and it can not meet the high performance requirements of fast focal ratio. The invention provides a fast focal ratio reflective optical system based on an optical free-form surface, which can realize a compact structure of high flux and high resolution and a long-wave infrared viewfinder optical system of wide band. The fast focal ratio reflective long-wave infrared viewfinder based on optical free-form surface can detect and monitor targets in low-light or complex night environments.
【技术实现步骤摘要】
基于自由曲面的快焦比反射式长波红外取景器光学系统
本专利技术涉及光学系统和器件设计
,具体涉及一种基于光学自由曲面的快焦比反射式长波红外取景器光学系统,适用于微光或夜间复杂环境下的目标探测与监控。
技术介绍
在红外成像光学系统中,尤其是涉及宽波段长波红外光学系统,若采用透射式光学元件的设计方法,所用透镜材料诸如锗、硫化锌或硒化锌等,其价格昂贵且制造困难。然而,反射式的设计方法可以实现低成本、高性能且无需校正色差的宽波段红外光学系统。其中,反射式长波红外取景器在微光或夜间复杂环境下的目标探测与监控具有重要作用。AaronBauer等人在《Designofafreeformelectronicviewfindercoupledtoaberrationfieldsoffreeformoptics》(OPTICSEXPRESS,23(22):28141-28153,2015)中基于泽尼克多项式自由曲面设计了光瞳直径为12mm,F数为4.0的离轴两反取景器,其工作波段为可见光波段。显然,该设计无法直接用于长波红外波段,其F数较大,导致红外波段的系统分辨率较低。在长波红外取景器的设计中,反射式的设计方法会折叠光路,使得系统结构紧凑。此外,高通量和高分辨率是长波红外取景器的关键技术参数,这会提升在微光或夜间复杂环境下目标图像的对比度和细节探测能力。
技术实现思路
专利技术目的:本专利技术的目的在于解决现有的红外成像光学系统中,尤其是涉及宽波段长波红外光学系统,需校正色差且成本高的问题。技术方案:本专利技术采用以下技术方案:一种基于自由曲面的快焦比反射式长波红外取景器光 ...
【技术保护点】
1.一种基于自由曲面的快焦比反射式长波红外取景器光学系统,其特征在于:包括两个自由曲面反射镜和一个长波红外响应面阵探测器,第一自由曲面反射镜位于入射光瞳的入射光路上,第二自由曲面反射镜位于第一自由曲面反射镜的反射光路上,长波红外响应面阵探测器位于第二自由曲面反射镜的反射光路上。
【技术特征摘要】
1.一种基于自由曲面的快焦比反射式长波红外取景器光学系统,其特征在于:包括两个自由曲面反射镜和一个长波红外响应面阵探测器,第一自由曲面反射镜位于入射光瞳的入射光路上,第二自由曲面反射镜位于第一自由曲面反射镜的反射光路上,长波红外响应面阵探测器位于第二自由曲面反射镜的反射光路上。2.根据权利要求1所述的基于自由曲面的快焦比反射式长波红外取景器光学系统,其特征在于:所述长波红外响应面阵探测器的尺寸为12×8mm2,总像素数为480×320,单个像素的大小为25微米。3.根据权利要求1所述的基于自由曲面的快焦比反射式长波红外取景器光学系统,其特征在于:所述长波红外响应面阵探测器的响应波段为长波红外宽波段,波长范围从8微米到14微米,中心工作波长为10.6微米。4.根据权利要求1所述的基于自由曲面的快焦比反射式长波红外取景器光学系统,其特征在于:基于自由曲面的快焦比反射式长波红外取景器光学系统的F数为1.9,入射光瞳直径为12mm,入射光瞳距离大于18mm。5.根据权利要求1所述的基于自由曲面的快焦比反射式长波红外取景器光学系统,其特征在于:水平方向的视场角为20...
【专利技术属性】
技术研发人员:叶井飞,宋真真,杨明珠,裴世鑫,陈云云,赖敏,丁家奎,徐凯迪,唐靖,吴玉泽,
申请(专利权)人:南京信息工程大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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