[发明专利]一种应用于高低温传函仪的红外中继系统

说明书

本发明公开了一种应用于高低温传函仪的红外中继系统，物面与像面分别对应被测镜头焦面与点源探测器靶面，实现两者共轭，采用二次成像的结构形式，将被测镜头的焦面共轭成像至温箱外中间像面，刀口/狭缝放置于中间像面位置，实现刀口/狭缝温箱外扫描，并再共轭至点源探测器靶面，实现信号传递，便于信号MTF解算，被测镜头焦面经过温箱保护窗口和前组成像至刀口/狭缝处，再经过后组成像系统共轭成像至点源探测器靶面。本发明中继系统放大倍率为1×，物方数值孔径为0.25，工作波长3μm～5μm，刀口/狭缝处中间像点和像面处的传函在100lp/mm处均接近衍射极限，达到0.1以上。

技术领域

本发明属于红外系统技术领域，更具体地，涉及一种应用于高低温传函仪的红外中继系统，适用于F数2以上的中波红外被测镜头进行高低温传函测试。

背景技术

光学传递函数(Modulation Transfer Function，MTF)，能够定量反映光学系统孔径、光谱成分以及像差大小所引起的综合效果，可以进行精确客观的直接测量，能够有效对光学系统所成图像的质量进行综合表达，因此被公认为现代光学系统像质评价的重要指标。

光学系统工作于外部恶劣环境时，环境温度变化将引起光学系统的材料折射率变化、光学与结构件热胀冷缩，进而导致系统焦距变化、像面位移(离焦)、成像质量恶化等。这种光学系统的热不稳定性主要是由于光学材料的热稳定性较差，多数光学材料的折射率随温度变化明显。因此，对高低温条件下镜头的成像质量进行精确测试，有助于定量评价镜头的高低温成像性能。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种应用于高低温传函仪的红外中继系统，能够应用于测试被测镜头在高低温环境下的传递函数，使得被测镜头在高低温条件下的像质有了量化的体现，具有二次成像、大数值孔径、高成像质量等特点。

为实现上述目的，本发明提供了一种应用于高低温传函仪的红外中继系统，包括：前组成像系统、温箱保护窗口、刀口或狭缝和后组成像系统；

所述前组成像系统包括第一前组透镜、第二前组透镜、第三前组透镜和第四前组透镜；所述后组成像系统包括第一后组透镜、第二后组透镜、第三后组透镜和第四后组透镜；所述温箱保护窗口包括第一温箱保护窗口和第二温箱保护窗口；

物方成像光束依次经过第一温箱保护窗口、第二温箱保护窗口、第一前组透镜、第二前组透镜、第三前组透镜和第四前组透镜后一次成像，刀口或狭缝靠近物方的前表面放置在一次像点处，再经过第一后组透镜、第二后组透镜、第三后组透镜和第四后组透镜二次成像在点源探测器靶面上。

接上述技术方案，光学透镜材料均取红外光学系统常用的材料硅和锗，光线入射方向为物方，即为被测镜头的焦面，光线出射方向为像方，即为点源探测器靶面，第一温箱保护窗口和第二温箱保护窗口均是一片氟化钙平面窗口，第一前组透镜是一片凸面向像方的硅正透镜，第二前组透镜是一片凸面向物方的弯月形锗负透镜，第三前组透镜是一片凸面向物方的弯月形硅正透镜，第四前组透镜是一片凸面向像方的弯月形锗负透镜，刀口或狭缝均是一片蓝宝石平面玻璃，第一后组透镜是一片凸面向像方的弯月形硅正透镜，第二后组透镜是一片凸面向像方的弯月形锗负透镜，第三后组透镜是一片凸面向物方的弯月形硅正透镜，第四后组透镜是一片双凸锗负透镜。

接上述技术方案，所述红外中继系统放大倍率为1×，物方数值孔径0.25。

接上述技术方案，所述红外中继系统采用二次成像的结构形式，前组成像系统和后组成像系统单独分开设计，严格保证一次像点处刀口或狭缝处的像质。

接上述技术方案，为了有效的校正色差、平衡像差，所述红外中继系统部分光学元件采用了非球面，减少系统透镜数量，提高系统成像质量和透过率，第二前组透镜靠近物方的第一面和第三后组透镜远离物方的第二面分别为非球面。

接上述技术方案，所述红外中继系统在一次像点和二次像点处的像质均接近衍射极限，不会影响被测镜头的传函。