[实用新型]一种大视场大相对孔径长波红外光学系统

说明书

本实用新型涉及一种大视场大相对孔径长波红外光学系统，属于光学技术领域。所述系统包括具有正光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、焦平面保护玻璃和焦平面；平行光束依次通过第一透镜、第二透镜、第三透镜和焦平面保护玻璃后到达焦平面上成像；其中，第一透镜为硫系玻璃材料或锗材料，第二透镜为锗材料，第三透镜为硫系玻璃材料或锗材料，焦平面保护玻璃为锗材料。所述系统在增大了光学系统相对孔径的前提下，有效提高了光学系统的透过率，大大增强了系统的像面照度，提高了成像质量。

技术领域

本实用新型涉及长波红外光学系统，特别涉及一种具有大相对孔径、大视场非制冷型定焦长波红外光学系统，属于光学技术领域。

背景技术

由于长波红外非制冷焦平面探测器具有结构简单、可靠性高、稳定性强、成本低廉、重量轻便、体积较小等诸多优点，它被广泛应用于军品与民品中。红外光学玻璃材料的透过率普遍偏低、非制冷探测器光谱相应灵敏度偏低，所以红外波段光学系统要求具有尽可能大的相对孔径。随着国内金刚石单点车的引入使用以及加工技术的日益提高，衍射光学元件在红外光学系统中得到了广泛的应用。

在公布号为CN105487193A的《F19mm大相对孔径机械被动式无热化镜头及补偿调焦方法》专利申请中仅公布了一种焦距为19mm、F/#(光由无限远入射所形成的有效焦距F与近轴光线所对应的入瞳直径#的比值)数为1的长波红外定焦镜头；公布号为CN105467549A的《F5mm大相对孔径机械被动式无热化镜头及其补偿调节方法》专利申请中公布了一种焦距为5mm、F/#数为1的匹配384×288，17μm面阵的长波红外镜头，且其光学系统由四片透镜组成；公布号为CN106990517A的《一种大相对孔径长焦距非制冷红外无热化光学系统》专利申请中公布了一种焦距为500mm、F/#数为1的长波红外定焦镜头，但其光学系统采取了折返式系统的结构，且其除了采用了铝材料作为反射透镜之外，另采用了5片透镜组成光学系统；公布号为CN206960766U的《一种折衍混合大相对孔径无热化红外物镜》专利中公布了一种焦距为70mm、F/#数为1的长波红外定焦镜头，其采用了四片红外透镜的形式来完成；公布号为CN105116527A的《一种大相对孔径低畸变广角长红外折反射式光学系统》专利中公布了一种焦距为4.18mm、F/#数为0.86的长波广角定焦红外镜头，其采用了若干个弯月负透镜和反射式显微物镜组的形式构建完成了光学系统。

以上现有技术中，F/#数大部分为F/1，仅有一个可以达到F/0.86。且目前在光学系统搭建过程中普遍采用了四片及以上的透镜数量，虽然在通光孔径上达到了大相对孔径的优势，但是其过多的透镜数量却降低了光学系统的透过率，降低了红外镜头的整体成像质量。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种大视场大相对孔径长波红外光学系统，所述系统在增大了光学系统相对孔径的前提下，有效提高了光学系统的透过率，大大增强了系统的像面照度，提高了成像质量；且具有体积小、重量轻、结构简单和可靠性高的优点。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下。

一种大视场大相对孔径长波红外光学系统，所述系统包括具有正光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、焦平面保护玻璃和焦平面；平行光束依次通过第一透镜、第二透镜、第三透镜、焦平面保护玻璃，到达焦平面上成像；其中，第一透镜为硫系玻璃材料或锗材料，第二透镜为锗材料，第三透镜为硫系玻璃材料或锗材料，焦平面保护玻璃为锗材料。

进一步的，所述第一透镜第一表面为球面，第一透镜第二表面为非球面；所述第二透镜第一表面为非球面，第二透镜第二表面为球面；所述第三透镜第一表面为球面，第三透镜第二表面为非球面/衍射面；孔径光阑位于第一透镜第一表面上。

进一步的，所述第一透镜的焦距f1，第二透镜和第三透镜的总焦距f23，满足公式：0.2<f1/f23<1.0。当以上关系得到满足时，光学系统可获得大视场，且成像质量会得到显著提高。