[发明专利]一种中短波宽波段被动消热差光学系统

说明书

本发明涉及一种中短波宽波段被动消热差光学系统，采用直筒型一次成像系统构型，光学系统由七片透镜组成。选择合适的光学材料以及选择合适的曲率半径以及透镜间隔来校正光学系统的冷反射；采用非球面特殊面型，设置优化程序来校正光学系统的初级象差以及高级象差，达到像质最优化的目的；选择合适的光学材料、结构材料，通过光学材料折射率温度变化及光学材料的热膨胀变化与结构材料热膨胀变化相互抵消，实现宽温度范围被动无热化设计。

技术领域

本发明属于光学技术领域，涉及一种中短波宽波段被动消热差光学系统。

背景技术

由于大气对红外辐射的吸收，主要有三个重要的大气窗口，分布在0.75-2.5μm的近红外、3-5μm的中波红外和8-14μm的长波红外三个波段范围内。传统的红外成像系统一般工作的波段较窄，获取的信息量有限，因此，结合各个波段的成像特点，工作于宽波段的红外光学系统能够获取充分有用的信息，能够有效地把目标物从大量的图像中识别出来，在目标识别探测中能够发挥举足轻重的地位。但现有的光学系统没有考虑中短波宽波段红外光学系统中的无热化问题，导致在高低温环境下成像质量差。不能同时工作于中波波段和短波波段，存在单一波段红外系统获取信息的局限性。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种中短波宽波段被动消热差光学系统，克服单一波段红外系统获取信息的局限性，同时解决在中短波宽波段红外光学系统中的无热化问题。

技术方案

一种中短波宽波段被动消热差光学系统，其特征在于第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6和第七透镜7；自物方到像方沿光轴依次排列为第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6和第七透镜7；七个透镜的参数为：第一透镜1为负光焦度透镜，第二透镜2为正光焦度透镜，第三透镜3为正光焦度透镜，第四透镜4为负光焦度透镜，第五透镜5为正光焦度透镜，第六透镜6为负光焦度透镜，第七透镜7为正光焦度透镜。

第七透镜7后端设有探测器，探测器的冷光阑与七个透镜的光学系统的孔径光阑重合。

所述探测器为中短波宽波段制冷型探测器。

所述七个透镜与探测器一并置于钛合金材料的镜筒中。

所述七个透镜的玻璃材料搭配为：第一透镜1为硫化锌材料，第二透镜2为氟化钡材料，第三透镜3为硅材料，第四透镜4为氟化钙材料，第五透镜5为硫化锌材料，第六透镜6为硅材料，第七透镜7为硒化锌材料。

所述探测器光窗平面的参数为：

根据权利要求2或6所述中短波宽波段被动消热差光学系统，其特征在于：所述探测器光窗平面的材料为硅材料。

所述七个透镜的参数为：

有益效果

本发明提出的一种中短波宽波段被动消热差光学系统，采用直筒型一次成像系统构型，光学系统由七片透镜组成。选择合适的光学材料以及选择合适的曲率半径以及透镜间隔来校正光学系统的冷反射；采用非球面特殊面型，设置优化程序来校正光学系统的初级象差以及高级象差，达到像质最优化的目的；选择合适的光学材料、结构材料，通过光学材料折射率温度变化及光学材料的热膨胀变化与结构材料热膨胀变化相互抵消，实现宽温度范围被动无热化设计。

本发明通过使用多个非球面，增加了光学系统设计过程中的自由度，协调校正系统的慧差、球差、像散，大幅提高像质。被动消热差光学系统的材料合理搭配，使光学系统在温度范围-40℃～+60℃保持高质量成像，红外光学系统的波长范围为1.4μm～5.1μm，覆盖了中波波段和短波波段。