[发明专利]一种反摄远物镜导入光学系统

说明书

技术领域

本发明涉及光学测量仪器领域，尤其是一种将目标物的红外辐射收集并传递至红外探测器的光学系统，具体为一种反摄远物镜导入光学系统。

背景技术

目前国外一些红外透射式物镜导入光学系统的方法多采用双胶合或者双分离物镜来进行设计，双胶合物镜中正透镜使用低色散材料，负透镜用高色散材料，除了能校正球差、正弦差并保证光焦度外，还可以校正色差，但实际上可用的红外材料并不多，通常将两个透镜分开，中间有一定的空气间隔，相邻透镜面的曲率也可以不相等，这就可以在较大范围内选用材料。现在中红外区常采用硅和锗作为透镜材料。就整个系统中的滤光片尺寸和所要求的视场角度9°x6.8°而言，该红外物镜的焦距需在60mm左右才能达到观测要求，但因后续光路中有转动机构，所以该红外物镜必须设计成一短焦距、长后截距的物镜系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种反摄远物镜导入光学系统，以解决现有技术中红外透射物镜导入光学系统测量带来的后截距过小，不利于后续整体结构的安装的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种反摄远物镜导入光学系统，依次包括有同光轴设置的红外物镜组、透镜组，其特征在于：所述红外物镜组和透镜组之间的光路上相对所述光轴倾斜设置有可转动的滤光轮，所述滤光轮上开有多个窗口，窗口中分别安装有带通滤光片，不同窗口中的带通滤光片波长范围均不相同。

所述的一种反摄远物镜导入光学系统，其特征在于：所述红外物镜组包括依次同光轴设置的第一负透镜、第二负透镜和正透镜，所述第一、第二负透镜之间的光路上设置有光阑，所述第二负透镜的两个镜面、正透镜面向第二负透镜的镜面均为偶次非球面面型。

所述的一种反摄远物镜导入光学系统，其特征在于：所述滤光轮上开有五个窗口，所述窗口按圆周均匀分布在滤光轮上，相应的带通滤光片有五个。

所述的一种反摄远物镜导入光学系统，其特征在于：所述带通滤光片的波长范围分别为：2.7～2.95μm、3～4μm、3.6～4.2μm、4.2～4.45μm、4～5μm。

所述的一种反摄远物镜导入光学系统，其特征在于：所述滤光轮相对所述光轴倾斜角度为30度。

本发明利用反摄远物镜式，在视场9°x6.8°范围内有五种带通滤光片(2.7～2.95μm、3～4μm、3.6～4.2μm、4.2～4.45μm、4～5μm)，尺寸大小为17×28mm，安装在滤光轮上，呈一定角度在主光路上放置。实际安装结构需要使后截距放大到焦距的3.5倍以上，为有效的校正球差和某些轴外像差，系统中三个面采用偶次非球面面型，从而来提高测量的准确性，并因此大大的减少透镜的片数(只用了3片透镜，若不用非球面则需要6-7片透镜才能达到效果)，尽可能地控制成本。

本发明中设置有红外物镜组，红外物镜组的后续光路上依次设置有滤光片、透镜组，从透镜组出射的光成像在红外探测器上；滤光片为五种带通滤光片(2.7～2.95μm、3～4μm、3.6～4.2μm、4.2～4.45μm、4～5μm)，尺寸大小为17×28mm，分别安装在滤光轮的结构形式上；透镜组是将滤光片上的像再二次成像到红外探测器上。

红外物镜由分离的负、正光组构成，负光组由第一负透镜构成，正光组由第二负透镜、正透镜构成，靠近物空间的光组具有负光焦度，称为前组，靠近像平面的光组具有正光焦度，称为后组，光阑设在负、正光组中间。入射光经过负组后，轴外光束有较大的入射高度，产生了较大的初级轴外像差和高级轴外像差。视场不大时，前组可以采用单片负透镜。前组产生的轴外像差能力求其本身解决，剩余的量可以由后组补偿。反摄远物镜的后组承担较大的孔径，其视场由于前组的发散作用，已经有所减小。为了校正球差和某些轴外像差，后组两片镜子有三个面采用了偶次非球面面型。入射光线经过前组发散后，再经过后组会聚于焦平面上。由于像方主面位于正组的右侧靠近像平面的空间里，因此后工作距可以大于焦距。这里的焦距为60mm左右，而后截距为220mm左右，大约是焦距的3.5倍。

通过本发明中红外物镜镜头的MTF传递函数可以发现，本系统设计的镜头在一定的空间频率范围内具有良好的分辨率和对比度，满足红外成像系统的需求，进而解决因后截距过短，结构空间上无法满足的问题。利用反摄远物镜的方式通过不同材料的配合以及三个偶次非球面面型提高了成像质量。具体地说，本发明具有以下优点：

(1)、采用反摄远红外物镜成像的方法实现短焦距、长后截距的效果，从而为后继光机系统提供安装空间；

(2)、采用不同材料的正负透镜组校正球差、色差，同时结合光阑完成对轴外像差的校正工作；