[实用新型]一种用于1K探测器的消热差长波红外光学系统

说明书

本实用新型涉及一种用于1K探测器的消热差长波红外光学系统，沿着光线入射方向依次设置第一窗口镜、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第二窗口镜，其中，所述第一透镜为凸面朝向物侧的正弯月形透镜，所述第二透镜为凸面朝向物侧的负弯月形透镜，所述第三透镜为凸面朝向物侧的正弯月形透镜，本实用新型结构简单，具有较小的F/#，能够在8μm‑12μm长波红外波段以及‑40℃‑60℃温度范围内具有良好的成像质量和消热差效果；本实用新型适用于像元为1280×1024、分辨率高的长波红外面阵探测器。

技术领域

本实用新型涉及一种光学镜头，具体涉及一种用于1K探测器的消热差长波红外光学系统。

背景技术

长波红外光学成像设备经在较大温度范围内使用时，镜筒材料、光学材料的热胀冷缩以及光学材料的温度折射率系数会使镜头光焦度发生变化，产生离焦现象，使成像质量严重下降。长波红外光学系统的消热差设计是通过一定的机械、光学及电子等技术，使红外光学系统在一个变化范围较大的温度区间内保持成像质量的稳定，避免在使用过程中对光学系统进行主动调焦。当前的长波红外镜头主要适用于320×256像元或640×512像元的面阵，存在视场较小，成像分辨率低的缺点。新型的长波红外面阵探测器的像元为1280×1024，像元更小，分辨率更高，需要匹配更高质量的光学系统。在中国专利103995344 B中公开了一种透射式非制冷被动消热差红外红外光学系统，适用于像元数1024×768，像元尺寸为17μm的非制冷长波红外面阵探测器。在中国专利CN 201811225202.0中公开了一种长波红外大孔径大通光量光学无热化镜头及其成像方法，该光学系统虽然实现了较大的口径下的无热化设计，但其光学传递函数MTF较差，无热化效果较差。其光学系统适用于像元数640×512，像元尺寸为17μm的非制冷长波红外面阵探测器。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种用于1K探测器的消热差长波红外光学系统，它结构简单，具有较小的F/#，能够在8μm-12μm长波红外波段以及-40℃-60℃温度范围内具有良好的成像质量和消热差效果；它适用于像元为1280×1024，分辨率更高的长波红外面阵探测器。

本实用新型的目的是这样实现的：一种用于1K探测器的消热差长波红外光学系统，沿着光线入射方向依次设置第一窗口镜、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第二窗口镜，其中，所述第一透镜为凸面朝向物侧的正弯月形透镜，所述第二透镜为凸面朝向物侧的负弯月形透镜，

所述第三透镜为凸面朝向物侧的正弯月形透镜，

所述第四透镜为凸面朝向物侧的正弯月形透镜，

所述第一窗口镜、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第二窗口镜依次安装于镜筒内，

相邻的透镜彼此的空气间隔变化，光学系统工作波段范围为8μm～12μm。

所述镜筒材料为铝合金材料或者钛合金。

所述光学系统中每个透镜的材料为锗、硒化锌或者硫系玻璃，所述第一透镜到第四透镜这四个透镜中包括三种不同材料制成的透镜。

所述第一窗口镜、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第二窗口镜所采用的材料依次为硫化锌、硫系玻璃、硒化锌、硫系玻璃、锗、锗。

所述第一透镜和第二透镜之间的空气间隔为20.85mm，第二透镜和第三透镜之间的空气间隔为30.92mm，第三透镜和第四透镜之间的空气间隔为14.03mm，第四透镜和第二窗口镜之间的空气间隔为13.61mm。

第一透镜焦距为68.8mm，第二透镜焦距为-57mm，第三透镜焦距为58.4mm，第四透镜焦距为1033mm。

所述第二透镜、第三透镜或第四透镜至少设有一个非球面。

光学系统的焦距为75mm。