[发明专利]一种无热化热成像光学系统

说明书

本发明涉及一种无热化热成像光学系统，属于无热化成像技术领域，解决了现有光学系统受光照条件以及温度限制无法清晰成像且结构复杂的问题。一种无热化热成像光学系统，沿光线入射方向从物方至像方依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和红外焦平面探测器；所述第一透镜为凸凹形负光焦度透镜；所述第二透镜为双凸形正光焦度透镜；所述第三透镜为弯月形负光焦度透镜；所述第四透镜为弯月形正光焦度透镜。本发明的光学系统能够不受光照条件的限制实现全天候清晰成像，同时该光学系统能够适应宽温度范围环境，且整体结构小型化。

技术领域

本发明涉及无热化成像技术领域，尤其涉及一种无热化热成像光学系统。

背景技术

随着光学技术的不断发展，对光学系统的成像质量、工作温度以及体积小型化均提出更高要求。当环境温度发生变化时，由于光学系统的光学元件和机械元件产生热效应，导致光学系统的像面发生偏离，成像质量变低，最终影响成像系统的综合性能。现有的无热化光学系统会出现以下问题：

(1)现有技术为了使热成像光学系统能够适应温差大的各种环境，会采用硅、锗、硫化锌、硒化锌等晶系材料和硫化物作为热成像光学系统的透镜材料，虽然这些材料的折射率温度系数相比可见光透镜材料要大得多，但是温度变化会使最佳像面发生偏移，从而导致图像模糊进而导致成像质量下降。

(2)现有技术中为了提高光学系统的成像质量，光学系统大多采用较多个数的球面透镜来校正像差，使得所需镜片数量多，增加了光学系统整体的重量和体积以及成本。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种无热化热成像光学系统，用以解决现有光学系统受光照条件以及温度限制无法清晰成像且结构复杂的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种无热化热成像光学系统，沿光线入射方向从物方至像方依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和红外焦平面探测器；所述第一透镜为凸凹形负光焦度透镜；所述第二透镜为双凸形正光焦度透镜；所述第三透镜为弯月形负光焦度透镜；所述第四透镜为弯月形正光焦度透镜。

进一步地，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜采用在波长为10μm时，折射率为2.4以上的材料。

进一步地，所述第一透镜的折射率n1≥4；第二透镜的折射率n2≥2.8；第三透镜的折射率n3≥2.4；第四透镜的折射率n4≥4。

进一步地，所述光学系统的组合焦距为f，所述第一透镜的焦距f1满足：7.5≤|f1/f|≤27.6；所述第二透镜的焦距f2满足：0.9≤|f2/f|≤1.3；所述第三透镜的焦距f3满足：4.5≤|f3/f|≤38.2；所述第四透镜的焦距f4满足：2.3≤|f4/f|≤7.8。

进一步地，还包括孔径光阑，所述孔径光阑设置于所述第一透镜与所述第四透镜之间。

进一步地，所述孔径光阑设置于第二透镜的物侧面上。

进一步地，所述第一透镜的物侧面设置为球面，第一透镜的像侧面设置为非球面；所述第二透镜的物侧面设置为球面，第二透镜的像侧面设置为非球面；所述第三透镜的物侧面设置为球面，第三透镜的像侧面设置为非球面；所述第四透镜的物侧面设置为非球面，第四透镜的像侧面设置为球面。

进一步地，所述第一透镜物侧面S1的曲率半径满足460mm≤R1≤490mm；所述第一透镜像侧面S2的曲率半径满足135mm≤R2≤168mm；所述第二透镜物侧面S3的曲率半径满足51mm≤R3≤58mm；所述第二透镜像侧面S4的曲率半径满足-78mm≤R4≤-70mm；所述第三透镜物侧面S5的曲率半径满足12mm≤R5≤16mm；所述第三透镜像侧面S6的曲率半径满足11mm≤R6≤14mm；所述第四透镜物侧面S7的曲率半径满足-22mm≤R7≤-18mm；所述第四透镜像侧面S8的曲率半径满足-22mm≤R8≤-18mm。