[发明专利]红外光学系统

说明书

本发明提供一种红外光学系统，包括沿光路方向依次同轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，第一透镜的光焦度为负，其厚度为4mm～5mm，焦距为‑27mm～‑29mm，通光孔径为Φ39mm～Φ42mm；第二片透镜的光焦度为正，第二片透镜的厚度为6mm～8mm，焦距为24mm～25mm，通光孔径为Φ43mm～Φ45mm；第三片透镜的光焦度为负，其厚度为5mm～7mm，焦距为‑15mm～‑16mm，通光孔径为Φ22mm～Φ24mm；第四片透镜的光焦度为正，其厚度为6mm～8mm，焦距为17mm～18mm，通光孔径为Φ16mm～Φ18mm；第一透镜与第二透镜的间距为29.1mm～29.3mm，第二透镜与第三透镜的间距为12.1mm～12.4mm，第三透镜与第四透镜的间距为1.2mm～1.4mm，红外光学系统的总长为59～80mm。本发明结构紧凑、视场角大、镜片数少、材料常规且涉及种类少、在较宽温度范围实现了较好成像质量的无热化设计、一次成像即实现了良好的冷阑匹配。

技术领域

本发明涉及光学系统设计技术领域，特别涉及一种无热化紧凑型大视场的中波红外光学系统。

背景技术

大视场红外光学系统无论在军事对抗还是在民用监视、资源勘探和搜救等领域都有广阔的应用，因此，大视场凝视型红外成像技术一直是世界各强国的一个重要研究方向。在红外系统的研究过程中，在实现大视场和无热化的同时实现紧凑结构和低畸变是一个挑战。

发明内容

为弥补现有技术的不足，本发明提出一种无热化紧凑型大视场的中波红外光学系统，该系统结构紧凑、视场角大、镜片数少、材料常规且涉及种类少、在较宽温度范围实现了较好成像质量的无热化设计、一次成像即实现了良好的冷阑匹配。

为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

本发明提供一种红外光学系统，包括沿光路方向依次同轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；其中，第一透镜的光焦度为负，其厚度为4mm～5mm，焦距为-27mm～-29mm，通光孔径为Φ39mm～Φ42mm；第二片透镜的光焦度为正，第二片透镜的厚度为6mm～8mm，焦距为24mm～25mm，通光孔径为Φ43mm～Φ45mm；第三片透镜的光焦度为负，其厚度为5mm～7mm，焦距为-15mm～-16mm，通光孔径为Φ22mm～Φ24mm；第四片透镜的光焦度为正，其厚度为6mm～8mm，焦距为17mm～18mm，通光孔径为Φ16mm～Φ18mm；第一透镜与第二透镜的间距为29.1mm～29.3mm，第二透镜与第三透镜的间距为12.1mm～12.4mm，第三透镜与第四透镜的间距为1.2mm～1.4mm，红外光学系统的总长为＜75mm。

优选地，第一透镜的第一表面为球面，第一透镜的第二表面为高阶非球面，第二透镜的第一表面为球面，第二透镜的第二表面为高阶非球面，第三透镜的第一表面为高阶非球面，第三透镜的第二表面为球面，第四透镜的第一表面和第二表面均为球面。

优选地，镜筒的材料为铝合金，第一透镜、第四透镜的材料分别为硒化锌、AMTIR1或AMTIR3，第二透镜的材料为硅，第三透镜的材料为锗或砷化镓。

优选地，红外光学系统的工作波段为3.7μm～4.8μm。

优选地，红外光学系统还包括光学镜筒，所述光学镜筒为铝合金。

本发明能够取得以下技术效果：

(1)红外光学系统采用反远距结构，可以实现60°的大视场范围，且在视场范围内畸变小于5％。

(2)利用不同热膨胀系数的红外材料的合理匹配及光焦度的合理分配，实现红外光学系统的被动无热化设计，确保红外光学系统在-20℃～+60℃温度范围内，无需主动调焦即可实现良好的成像质量。

(3)红外光学系统为一次成像结构，共4片透镜，透镜的数量少，具有结构紧凑、透过率高、环境适应性强等优点。

附图说明