[发明专利]一种短波红外像方远心镜头

说明书

本发明提出一种短波红外像方远心镜头，镜头包括8片透镜，透镜结构形式沿光线入射方向依次为正负正负正正负正；镜头的光学系统焦距为30mm，F数为2，光谱范围为1000nm～2500nm，全视场18.2°，系统总长51mm，其中系统最后一面到像面的距离为8mm，即后截距8mm，为光学系统与后续系统或探测器的机械连接留有了足够空间；该镜头的发明主要作为短波红外成像光谱仪的望远系统，通过对初始结构的变型和复杂化，最后采用八片六组结构，对系统七种像差均进行了校正和平衡，最终使系统具有大相对孔径、宽光谱范围、结构紧凑、像质优良等优点。

技术领域

本发明涉及光学设计技术领域，特别涉及一种短波红外像方远心镜头。

背景技术

成像光谱仪是20世纪80年代出现的，将成像技术与光谱技术结合于一体的光学仪器。成像光谱仪的结构主要包括前段望远系统和后端分光系统，望远系统将景物成像于一次像面，分光系统则通过狭缝截取一个线视场，将其色散分波段成像，然后通过整个成像光谱仪的转动扫描，将线视场扫描称为面视场。由此可见，望远系统的成像质量，决定着整个仪器的成像质量。

短波红外成像光谱仪的工作波段为1000nm～2500nm，因此望远系统也应针对该波段进行设计，但是大多数光学材料在接近2400nm左右时透过率会很低，可用光学材料种类较少，因此设计过程中光学材料的选择应着重考虑光学透过率的因素。同时整个波段范围宽达1500nm，在可选材料如此至少的情况下，色差的校正显得尤为困难，并且由于望远系统所成一次像面会作为分光系统的物面，因此七种像差都应进行严格校正。

综上所述，短波红外成像光谱仪的望远系统的设计，无论从材料的选择、初始结构的确定，还是到初始结构的复杂化、像差的校正和平衡，都需要设计者仔细斟酌考虑，具有一定的设计难度。

为了克服上述缺点，设计一种新的短波红外像方远心镜头。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种短波红外像方远心镜头，作为短波红外成像光谱仪的望远镜头，该镜头不仅具有像方远心的特点，而且在光学材料的选择，结构形式的排布以及像差优化平衡的过程中，充分考虑了作为成像光谱仪望远镜头的具体要求，最终镜头具有像方远心、大相对孔径、宽光谱范围、结构紧凑、像质优良等优点。

本发明实施例中提供一种短波红外像方远心镜头，其包括沿光线入射方向依次同轴排布的第一正透镜、第一负透镜、第二正透镜、第二负透镜、第三正透镜、第四正透镜、第三负透镜和第五正透镜；所述第一正透镜的材料为HZK20，14mm<通光口径<15mm，6mm<厚度<7mm；所述第一负透镜的材料为HLAF62，13mm<通光口径<14mm，1mm<厚度<2mm；所述第二正透镜的材料为HBAK5，11mm<通光口径<12mm，4mm<厚度<5mm；所述第二负透镜的材料为HZF6，10mm<通光口径<11mm，1mm<厚度<2mm；所述第三正透镜的材料为HZBAF1，12mm<通光口径<13mm，8mm<厚度<9mm；所述第四正透镜的材料为HZK20，17mm<通光口径<18mm，6mm<厚度<7mm；所述第三负透镜的材料为HZF4，15mm<通光口径<16mm，1mm<厚度<2mm；所述第五正透镜的材料为HLAF62，13mm<通光口径<14mm，3mm<厚度<4mm。前述六种光学材料均选自成都光明玻璃库，在兼顾系统光学材料透过率的同时，统筹考虑了系统像差的校正和平衡。