一种适用0.4-5um的多色探测系统的超宽光谱高频制冷镜头技术方案

本发明专利技术公开了一种适用0.4

【技术实现步骤摘要】
一种适用0.4
‑
5um的多色探测系统的超宽光谱高频制冷镜头


[0001]本专利技术涉及一种适用0.4
‑
5um的多色探测系统的超宽光谱高频制冷镜头，属于超宽光谱高频制冷镜头


技术介绍

[0002]适用于多色探测器的多光谱高频制冷镜头，在多光谱成像、多光谱物质吸收检测，工业晶圆良品检测，大范围气体能源泄漏检测、地质探测、安全监控、公安执法、森林防火等相关领域有重要的应用作用，在这些特殊场合中需要监测宽光谱，导致需要更宽的光谱镜头，有必要做更宽的光谱镜头设计。
[0003]CN112180578A公布了一种可见光
‑
中波红外双波段共孔径光学系统，采用分光镜、反射镜等方式将入射光分为两路分别用不同的探测元件去接受，存在镜片数量多、体积庞大、中波波段视场小、整体加工装调不便等问题，且并不是从可见光直接无缝覆盖到中波，整体光路也不是共轭式的，会导致无法有效摄取从可见光到中波的光谱信息，对目标检测及分析无法做到多光谱解析辨认，特别是对室外环境的透雾能力存在缺陷。https://www.patentguru.com/CN104297898B
[0004]CN111443463B公布了一种0.3um紫外到1.7um近红外镜头，需要用到6块透镜，且无法覆盖到短波和中波波段。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种适用于可见光、近红外、短波、中波多色探测器640*512红外机芯的大幅面宽光谱镜头，适用于多光谱成像、多光谱物质吸收检测，工业晶圆良品检测，大范围气体能源泄漏检测、地质探测、安全监控、公安执法、森林防火等相关领域。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0007]一种适用0.4
‑
5um的多色探测系统的超宽光谱高频制冷镜头，包括从物方到像方依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜；其中，第一透镜为正屈光率的凸凹透镜；第二透镜为负屈光率的凹凸透镜；第三透镜为正屈光率的凸凸透镜；第四透镜为正屈光率的凹凹透镜；第五透镜为正屈光率的凸凹透镜；从物方到像方，第一透镜的两面依次为第一物侧面和第一像侧面，第二透镜的两面依次为第二物侧面和第二像侧面，第三透镜的两面依次为第三物侧面和第三像侧面，第四透镜的两面依次为第四物侧面和第四像侧面，第五透镜的两面依次为第五物侧面和第五像侧面；第二物侧面、第四物侧面、第四像侧面和第五物侧面均为非球面；第二像侧面为衍射面；第一物侧面、第一像侧面、第三物侧面、第三像侧面、第五像侧面均为球面透镜。
[0008]上述镜头为适用于可见光、近红外、短波、中波多色探测器640*512
‑
15um机芯的高频制冷型镜头。本申请给出了一种适用于从可见光到红外多色探测器镜头的解决方案，填补了国内在覆盖可见光、近红外、短波、中波波段成像物镜的空白。
[0009]上述镜头采用衍射面进行色差优化。
[0010]为保证图像的共轭以及后道的装调难度，本申请采用一次成像，适用于多光谱成像、多光谱物质吸收检测，工业晶圆良品检测，大范围气体能源泄漏检测、地质探测、安全监控、公安执法、森林防火等相关领域。
[0011]上述适用0.4
‑
5um的多色探测系统的超宽光谱高频制冷镜头，系统组合焦距f
’
为50mm，系统F数等于4，对角线成像面12.3mm，对角线视场角达14
°
。
[0012]上述第一透镜至第五透镜均采用晶体材质制成。优选，为保证整体的透过率，降低镜片数量，所有镜片采用折射率较高的晶体材质；进一步优选，第一透镜所用材质为蓝宝石，具有较高的抗摩擦、硬度及化学稳定性，能有效保护内部光学镜组；第二透镜所用材质为多光谱硫化锌，在0.4um到5um折射率高达2.53
‑
2.46，并可以使用非球面和衍射面，有助于校正光学系统的像差；第三透镜所用材质为氟化钡晶体，氟化物晶体在0.4
‑
5um具有较高的透过率并耐高强辐射，且材质比其他氟化物稍软，成型易加工；第四透镜所用材质为氟化钙晶体，氟化物晶体在0.4
‑
5um具有较高的透过率，在不镀膜的情况下透过率都能达到90％并使用了非球面，校正像质；第五透镜所用材质二维硫化锌，综合像差作用。
[0013]为了进一步确保成像效果，第一物侧面的曲率半径为27.583
±
0.005mm，第一像侧面的曲率半径为22.548
±
0.005mm；第二物侧面的曲率半径为22.548
±
0.005mm，第二像侧面的曲率半径为
‑
150.229
±
0.005mm；第三物侧面的曲率半径为15.974
±
0.005mm，第三像侧面的曲率半径为
‑
59.393
±
0.005mm；第四物侧面的曲率半径为
‑
43.434
±
0.005mm，第四像侧面的曲率半径为
‑
115.313
±
0.005mm；第五物侧面的曲率半径为14.976
±
0.005mm，第五像侧面的曲率半径为12.671
±
0.005mm。
[0014]为了进一步确保成像质量，第一透镜和第二透镜之间的中心间隔为6.832
±
0.005mm，第二透镜和第三透镜之间的中心间隔为0.500
±
0.005mm，第三透镜和第四透镜之间的中心间隔为0.523
±
0.005mm，第四透镜和第五透镜之间的中心间隔为0.500
±
0.005mm。
[0015]为了进一步确保成像稳定性和成像质量，第一透镜的中心厚度4.000
±
0.05mm，第二透镜的中心厚度4.950
±
0.05mm，第三透镜的中心厚度4.950
±
0.05mm，第四透镜的中心厚度2.500
±
0.05mm，第五透镜的中心厚度2.500
±
0.05mm。
[0016]为了兼顾成像质量和镜头体积，第一透镜的外径为26.6～30.0mm，第二透镜的外径为15.0～26.6mm，第三透镜的外径为28.5
±
0.1mm，第四透镜的外径为26.6～30.0mm，第五透镜的外径为26.6～30mm。
[0017]上述镜头实现了100％冷光阑效率。
[0018]本专利技术未提及的技术均参照现有技术。
[0019]本专利技术适用0.4
‑
5um的多色探测系统的超宽光谱高频制冷镜头，具有如下有益效果：
[0020]1.适用于可见光、近红外、短波、中波多色探测器，对角线视场角可达14
°
，适用于多光谱成像、多光谱物质吸收检测，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用0.4
‑
5um的多色探测系统的超宽光谱高频制冷镜头，其特征在于：包括从物方到像方依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜；其中，第一透镜为正屈光率的凸凹透镜；第二透镜为负屈光率的凹凸透镜；第三透镜为正屈光率的凸凸透镜；第四透镜为正屈光率的凹凹透镜；第五透镜为正屈光率的凸凹透镜；从物方到像方，第一透镜的两面依次为第一物侧面和第一像侧面，第二透镜的两面依次为第二物侧面和第二像侧面，第三透镜的两面依次为第三物侧面和第三像侧面，第四透镜的两面依次为第四物侧面和第四像侧面，第五透镜的两面依次为第五物侧面和第五像侧面；第二物侧面、第四物侧面、第四像侧面和第五物侧面均为非球面；第二像侧面为衍射面；第一物侧面、第一像侧面、第三物侧面、第三像侧面、第五像侧面均为球面透镜。2.如权利要求1所述的适用0.4
‑
5um的多色探测系统的超宽光谱高频制冷镜头，其特征在于：系统组合焦距f
’
为50mm，系统F数等于4，对角线成像面12.3mm，对角线视场角达14
°
。3.如权利要求1或2所述的适用0.4
‑
5um的多色探测系统的超宽光谱高频制冷镜头，其特征在于：第一透镜至第五透镜均采用晶体材质制成。4.如权利要求3所述的适用0.4
‑
5um的多色探测系统的超宽光谱高频制冷镜头，其特征在于第一透镜所用材质为蓝宝石；第二透镜所用材质为多光谱硫化锌；第三透镜所用材质为氟化钡晶体；第四透镜所用材质为氟化钙晶体；第五透镜所用材质二维硫化锌。5.如权利要求1或2所述的适用0.4
‑
5um的多色探测系统的超宽光谱高频制冷镜头，其特征在于：第一物侧面的曲率半径为27.583
±
0.005mm，第一像侧面的曲率半径为22.548
±
0.005mm；第二物侧面的曲率半径为22.548
±
0.005mm，第二像侧面的曲率半径为
‑
150.229
±
0.005mm；第三物...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘旭东，吴玉堂，王国力，刘建芬，
申请(专利权)人：南京波长光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：