本发明专利技术公开了一种红外中长波光谱成像光学系统，包括宽波段镜头组件和多光谱滤色片组件，宽波段镜头组件置于多光谱滤色片组件前方，用于对光波聚焦成像；所述多光谱滤色片组件用于将宽波段镜头组件聚焦的光波进行滤波和共焦面补偿；该成像光学系统的相对孔径较大，可达到0.9-1.1；且成像质量接近衍射极限；本发明专利技术采用宽波段透镜组件和多光谱滤色片组件实现了多光谱成像系统，该系统结构简单，易于实现；通过带通平行平板滤色片厚度变化很好的实现了窄波段成像时共焦面补偿，降低了宽波段镜头设计的复杂性；其可用于非制冷宽波段红外多光谱成像，在军工和民用领域均有广泛的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及红外成像光学
，具体涉及一种工作于波段、大相对孔径、窄波段共焦面的多光谱成像光学系统。
技术介绍
宽波段红外多光谱成像可提高信息探测与识别的能力，其在军事侦察、航天遥感、工业视觉等领域具有广泛的应用前景。目前，基于热释电效应的非制冷红外探测器能够同时响应中波到长波波段的红外光辐射。这使得需要研制针对非制冷探测器的宽波段多光谱红外成像光学系统。红外成像光学系统常用的结构形式有反射式和折射式。反射式结构不引入任何色差，且光学透过率高，但是反射式结构存在较严重的中心遮拦，系统相对孔径损失较为严重，对于相对孔径要求特别高的非制冷探测器来说不太合适，且反射式结构视场角通常较小。折射式结构一般不存在类似问题，但由于常用红外材料折射率随波段变化存在明显的非线性，使得当工作波段覆盖整个中波到长波波段时，设计难度明显加大，且红外多光谱成像要求实现窄波段共焦面更加剧了设计的难度。在本专利技术作出之前，CN102200639A的中国专利公开了一种红外中长波双波段成像光学系统，其采用锗、AMTIRl和硫化锌三种材料，构成了 4片折射式的双波段成像，由于其孔径光阑位于整个镜头的后方，且完全通过以上三种材料的组合复消色差，使得其相对孔径很小(1/3) ;CN102103265A的中国专利公开了一种单镜头多光谱成像光学系统，其通过复消色差单镜头、两个分光镜和双胶合透镜的组合排列，实现可见光、激光和红外三种波段成像，由于其采取的是分光束的技术方案，因此未实现共焦面成像，需要同时使用多个探测器。目前，工作在中波到长波红外波段、针对单一宽波段探测器、大相对孔径、窄波段共焦面的多光谱红外成像光学系统未见报道。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种红外中长波光谱成像光学系统，能够对多波段光谱进行成像，同时保证大相对孔径成像和成像后各波段在同一焦平面。本专利技术的一种红外中长波光谱成像光学系统，包括宽波段镜头组件和多光谱滤色片组件，宽波段镜头组件置于多光谱滤色片组件前方，用于对光波聚焦成像；所述多光谱滤色片组件用于将宽波段镜头组件聚焦的光波进行滤波和共焦面补偿；所述多光谱滤色片组件包括多个带通平行平板滤色片，每个带通平行平板滤色片根据成像系统要求成像的光谱波段的不同，镀有相应的红外光带通滤色膜；所述带通平行平板滤色片的厚度满足从宽波段镜头组件出射的光波经由该带通平行平板滤色片的共焦面补偿后聚焦到同一探测器接收面上；所述带通平行平板滤色片数量根据系统需要进行选择；所述宽波段镜头组件包括孔径光阑和5片透镜，按光线入射方向，依次为孔径光阑、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜；所述第一透镜为锗砷硒材料的正透镜；所述第二透镜为硫化锌材料的负透镜；所述第三透镜为锗材料的负透镜，且前表面为非球面；所述第四透镜为硒化锌材料的正透镜，且前表面为非球面；所述第五透镜为硫化锌材料的负透镜。所述带通平行平板滤色片为圆形片，镶嵌在承载片上对应位置的圆孔中，多个带通平行平板滤色片的圆心相对于承载片中心呈中心对称分布；所述承载片可绕其中心转动；每个所述带通平行平板滤色片的大小应允许从宽波段镜头组件出射的光线全部通过。所述带通平行平板滤色片可拆卸地安装于承载片上。所述第一透镜前表面的曲率半径为57. 155mm，后表面的曲率半径为212mm，厚度为 9. 6mm ；第二透镜的前表面为平面，后表面的曲率半径为186. 64mm，厚度为3mm，距离第一透镜的距离为6mm ；所述第三透镜的前表面为非球面，其非球面方程权利要求1.一种红外中长波光谱成像光学系统，其特征在于，包括宽波段镜头组件和多光谱滤色片组件(6)，宽波段镜头组件置于多光谱滤色片组件(6)前方，用于对光波聚焦成像；所述多光谱滤色片组件(6)用于将宽波段镜头组件聚焦的光波进行滤波和共焦面补偿；所述多光谱滤色片组件(6)包括多个带通平行平板滤色片(7)，每个带通平行平板滤色片(7)根据成像系统要求成像的光谱波段的不同，镀有相应的红外光带通滤色膜；所述带通平行平板滤色片(7)的厚度满足从宽波段镜头组件出射的光波经由该带通平行平板滤色片(7)的共焦面补偿后聚焦到同一探测器接收面上；所述带通平行平板滤色片(7)数量根据系统需要进行选择；所述宽波段镜头组件包括孔径光阑和5片透镜，按光线入射方向，依次为孔径光阑、第一透镜(I)、第二透镜(2 )、第三透镜(3 )、第四透镜(4 )和第五透镜(5 );所述第一透镜(I)为锗砷硒材料的正透镜；所述第二透镜(2)为硫化锌材料的负透镜；所述第三透镜(3)为锗材料的负透镜，且前表面为非球面；所述第四透镜(4)为硒化锌材料的正透镜，且前表面为非球面；所述第五透镜(5)为硫化锌材料的负透镜。2.如权利要求I所述的一种红外中长波光谱成像光学系统，其特征在于，所述带通平行平板滤色片(7)为圆形片，镶嵌在承载片(8)上对应位置的圆孔中，多个带通平行平板滤色片(7)的圆心相对于承载片(8)中心呈中心对称分布；所述承载片(8)可绕其中心转动；每个所述带通平行平板滤色片(7)的大小应允许从宽波段镜头组件出射的光线全部通过。3.如权利要求2所述的一种红外中长波光谱成像光学系统，其特征在于，所述带通平行平板滤色片(7)可拆卸地安装于承载片(8)上。4.如权利要求I所述的一种红外中长波光谱成像光学系统，其特征在于，所述第一透镜(I)前表面的曲率半径为57. 155mm，后表面的曲率半径为212mm，厚度为9. 6mm；所述第二透镜(2)的前表面为平面，后表面的曲率半径为186. 64mm，厚度为3mm，距离第一透镜(I)的距离为6_ ；所述第三透镜(3)的前表面为非球面，其非球面方程5.如权利要求4所述的一种红外中长波光谱成像光学系统，其特征在于，所述带通平行平板滤色片(7)在不同波段范围时的厚度以及其到探测器窗口距离为波段平行平板滤色片厚度到探测器窗口距离全文摘要本专利技术公开了一种红外中长波光谱成像光学系统，包括宽波段镜头组件和多光谱滤色片组件，宽波段镜头组件置于多光谱滤色片组件前方，用于对光波聚焦成像；所述多光谱滤色片组件用于将宽波段镜头组件聚焦的光波进行滤波和共焦面补偿；该成像光学系统的相对孔径较大，可达到0.9-1.1；且成像质量接近衍射极限；本专利技术采用宽波段透镜组件和多光谱滤色片组件实现了多光谱成像系统，该系统结构简单，易于实现；通过带通平行平板滤色片厚度变化很好的实现了窄波段成像时共焦面补偿，降低了宽波段镜头设计的复杂性；其可用于非制冷宽波段红外多光谱成像，在军工和民用领域均有广泛的应用前景。文档编号G02B27/00GK102980657SQ201210490490公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月27日 优先权日2012年11月27日专利技术者金伟其, 顿雄, 王霞, 李家琨, 金明磊 申请人:北京理工大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种红外中长波光谱成像光学系统，其特征在于，包括宽波段镜头组件和多光谱滤色片组件（6），宽波段镜头组件置于多光谱滤色片组件（6）前方，用于对光波聚焦成像；所述多光谱滤色片组件（6）用于将宽波段镜头组件聚焦的光波进行滤波和共焦面补偿；所述多光谱滤色片组件（6）包括多个带通平行平板滤色片（7），每个带通平行平板滤色片（7）根据成像系统要求成像的光谱波段的不同，镀有相应的红外光带通滤色膜；所述带通平行平板滤色片（7）的厚度满足：从宽波段镜头组件出射的光波经由该带通平行平板滤色片（7）的共焦面补偿后聚焦到同一探测器接收面上；所述带通平行平板滤色片（7）数量根据系统需要进行选择;所述宽波段镜头组件包括孔径光阑和5片透镜，按光线入射方向，依次为孔径光阑、第一透镜（1）、第二透镜（2）、第三透镜（3）、第四透镜（4）和第五透镜（5）；所述第一透镜（1）为锗砷硒材料的正透镜；所述第二透镜（2）为硫化锌材料的负透镜；所述第三透镜（3）为锗材料的负透镜，且前表面为非球面；所述第四透镜（4）为硒化锌材料的正透镜，且前表面为非球面；所述第五透镜（5）为硫化锌材料的负透镜。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：金伟其，顿雄，王霞，李家琨，金明磊，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。