[实用新型]非调焦无热化红外光学系统

说明书

技术领域

本实用新型属于光学设计技术领域，具体涉及一种非调焦无热化红外光学系统，不需调焦即可满足-40℃～+50℃环境条件下10m～∞范围内的高清晰像质要求。 

背景技术

随着红外夜视技术的快速发展，非制冷红外光学系统在民用工程得到广泛的应用，但是红外镜头所用材料的折射率温度系数dn/dT较大,随着环境温度的变化，折射率、光学元件的曲率和厚度、零件间隔等都会发生变化，使红外光学系统产生热离焦，导致系统成像质量变差。因此无热化红外光学系统成为高精度红外光学系统的一个主流发展方向。红外系统无热化设计方法主要有三种:第一种是机械被动补偿方法，采用结构件材料热变形和红外材料热膨胀的互补来进行温度补偿；第二种是机械(电子)主动补偿法，采用传统的电动调焦进行温度补偿；机械被动补偿和机械(电子)主动补偿方法均导致系统机构复杂,可靠性低，操作不便；第三种是光学被动补偿法，常用的方法是在系统中加入衍射光学元件，但衍射光学元件加工和装配工艺复杂，生产成本高。 

实用新型内容

为解决现有技术存在的上述缺陷，本实用新型的目的是提供一种非调焦无热化红外光学系统。具有结构简单，光轴稳定，系统可靠性高，使整个红外系统不产生离焦，保证光学系统在不同的环境温度条件下不需调焦仍可保持远、近景物成像清晰。 

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案：该非调焦无热化红外光学系统由三片透镜构成，其中：所述三片透镜采用硫系红外材料构成的透镜，其结构形式采用三分离式结构，第一片采用凸面向前的正弯月透镜对光线进行聚焦，第二片为凸面向前的负弯月透镜，第三片为双凸正透镜，最后成像在红外焦平面探测器上；其中所述正弯月透镜的凹面为非球面，其高次非球面方程为： 

  

 所述负弯月透镜的凹面为非球面，二次非球面方程为：

 

 其中：Z为非球面轴相应的垂直距离；C为顶点曲率；r为离非球面轴的径向距离。

f′=25mm/F1.0非调焦无热化红外光学系统参数如下：

序号半径厚度（间隔）口径材料备注120.854.8φ25ZnSe 259.76.3φ23.4 非球面334.91.5φ17.2ZnS 4116.5φ14.8 非球面522.8094φ18.4ZnSe 6-324.1410.36（工作距离）φ18.1  7像面 φ12 红外探测器靶面