[发明专利]长波红外成像光学系统

说明书

本发明提供一种长波红外成像光学系统，其包括沿入射光线的传播方向依次顺序设置的保护罩、用于成像及像差校正的多个透镜、探测器窗口及探测器芯片，所述多个透镜中至少一个表面为旋转对称偶次非球面。所述长波红外成像光学系统中，多个透镜中至少一个表面为旋转对称偶次非球面，用一个非球面代替复杂系统中的若干透镜，可以有效的简化结构，降低了系统的复杂性，减轻了系统的重量，实现了长波红外成像光学系统小型化、轻量化的目标。

技术领域

本发明涉及成像光学技术领域，尤其涉及一种长波红外成像光学系统。

背景技术

大气、烟云等可吸收可见光和近红外线，但是对3～5um和8～14um的热红外线却近似透明的。因此，这两个波段被称为热红外线的“大气窗口”。利用这两个窗口，可以使人们在完全无光的夜晚，或是在烟云密布的战场，清晰地观察到前方的情况。正是由于这个特点，热红外成像技术在军事上提供了先进的夜视装备，并为飞机、舰艇和坦克装上了全天候前视系统。这些系统在海湾战争中发挥了非常重要的作用。另外，物体的热辐射能量的大小，直接和物体表面的温度相关。热辐射的这个特点使人们可以利用它来对物体进行无接触温度测量和热状态分析，从而为工业生产、节约能源、保护环境等等方面提供了一个重要的检测手段和诊断工具。

随着现代技术的迅猛发展，8-14μm长波非制冷探测器在性能、体积、重量上的优势逐步凸显出来，而且相对于3-5μm的中波红外波段，8-14μm长波红外波段具有更好的大气、烟雾穿透性，能够适应低温、潮湿、太阳干扰等环境下探测。随着应用需求的提高，针对长波红外成像光学系统在军民领域的实际应用，对小型化、轻量化、低杂散光、结构紧凑、高性能价格比等的要求也逐渐提高。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种小型化、轻量化、低杂散光、结构紧凑、高性能价格比的长波红外成像光学系统，可以实现便携式、实时在线监测。

一种长波红外成像光学系统，其包括沿入射光线的传播方向依次顺序设置的保护罩、用于成像及像差校正的多个透镜、探测器窗口及探测器芯片，所述多个透镜中至少一个表面为旋转对称偶次非球面。

本发明一较佳实施方式中，所述多个透镜包括用于成像的第一透镜、用于像差校正的第二透镜及用于成像的第三透镜，所述保护罩、所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述探测器窗口及所述探测器芯片沿入射光线的传播方向依次顺序设置、且位于同一光轴。

本发明一较佳实施方式中，所述保护罩为硫化锌透镜，其形状为半球形。

本发明一较佳实施方式中，所述第一透镜为锗镜片。

本发明一较佳实施方式中，所述第一透镜朝向所述反射罩的前表面为球面、朝向所述第二透镜的后表面为旋转对称偶次非球面，由此，所述第一透镜具有正的光焦度，可以起到成像作用。

本发明一较佳实施方式中，所述第二透镜为锗镜片。

本发明一较佳实施方式中，所述第二透镜朝向所述第一透镜的前表面和朝向所述第三透镜的后表面均为旋转对称偶次非球面。由此，所述第二透镜为高级像差矫正镜，具有较小的负光焦度，主要起到像差校正作用，并负责平衡正透镜所产生的球差、彗差、色差等轴上像差。

本发明一较佳实施方式中，所述第三透镜为硒化锌透镜。

本发明一较佳实施方式中，所述第三透镜朝向所述第二透镜的前表面和朝向所述探测器窗口的后表面均为旋转对称偶次非球面。由此，所述第三透镜具有正的光焦度，可以起到成像作用。

本发明一较佳实施方式中，所述探测器窗口为单晶硅平板玻璃。

相较于现有技术，本发明提供的长波红外成像光学系统，多个透镜中至少一个表面为旋转对称偶次非球面，用一个非球面代替复杂系统中的若干透镜，可以有效的简化结构。