[实用新型]一种用于非制冷长波红外成像的光学被动消热差光学系统

说明书

本实用新型涉及一种用于非制冷长波红外成像的光学被动消热差光学系统，在壳体内由物方到像方依次设置有第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和非制冷长波红外探测器保护窗口；第一透镜具有负光焦度，其前表面和后表面均为偶次非球面；第二透镜具有负光焦度，其前表面为球面、后表面为偶次非球面；第三透镜具有正光焦度，其前表面为球面、后表面为基底为偶次非球面的二元衍射面；第四透镜具有正光焦度，其前表面为球面、后表面为偶次非球面；非制冷长波红外探测器保护窗口为一块平板玻璃，其前表面和后表面半径为无穷大。本实用新型具有大视场、小F数和小畸变等特点，能够满足车载夜视用的需求。

技术领域

本实用新型属于光学设计技术领域，涉及一种用于非制冷长波红外成像的光学被动消热差光学系统，尤其是一种大视场、小F数、小畸变、用于非制冷长波红外成像的光学被动消热差光学系统。

背景技术

近年来随着非制冷型探测器技术的不断发展，非制冷型探测器的像元尺寸由25微米过渡到12微米，探测器像元大小不断下降；非制冷型探测器的分辨率由160×120升至1280×1024，分辨率得到很大提升；同时非制冷探测器的灵敏度不断提高、成本不断降低，使红外成像系统在车载夜视和安防监控等领域的应用越来越广泛。

对于车载夜视用的红外成像系统，外挂在车外使用，不仅需要视场大，还要看的远，图像没有变形，同时能适应车外恶劣的温度环境，需要一种大视场、小F数、小畸变、光学被动消热差的红外成像系统。现有红外成像系统不能同时具备大视场、小F数、小畸变、光学被动消热差的车载需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种大视场、小F数、小畸变、用于非制冷长波红外成像的光学被动消热差光学系统。

为实现上述目的，本实用新型采取如下的技术方案：

一种用于非制冷长波红外成像的光学被动消热差光学系统，包括铝质材料壳体，从物方到像方，在壳体内同光轴依次设置有第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，在壳体内位于第四透镜的后方还设置有非制冷长波红外探测器保护窗口。

所述光学系统有效焦距为16.66mm，F数为0.93，圆形视场为49.5°，最大畸变为-1.1％，工作波段为8μm～9.6μm(中心波长)～12μm，光学总长为35.5mm，工作温度范围-40℃～60℃。

所述光学系统的光阑面选在第三透镜的前表面上。

所述光学系统采用第一透镜采用锗材料，第二透镜、第三透镜和第四透镜采用IRG206材料，光学系统壳体采用铝材料，依次组合进行光学被动消热差。

所述第一透镜具有负光焦度，其前表面和后表面均为偶次非球面。

所述第二透镜具有负光焦度，其前表面为球面、后表面为偶次非球面。

所述第三透镜具有正光焦度，其前表面为球面、后表面为基底为偶次非球面的二元衍射面。

所述第四透镜具有正光焦度，其前表面为球面、后表面为偶次非球面。

所述非制冷长波红外探测器保护窗口为一块平板玻璃，其前表面和后表面半径为无穷大。

所述第一透镜前表面暴露外面，需要镀制碳膜，起到保护作用，其余表面均镀制增透膜。

上述的前表面定义为光入射面、后表面定义为光出射面。

所述透镜采用的偶次非球面满足以下表达式：

其中z表示偶次非球面沿光轴方向在高度为r时的位置距离非球面顶点的矢高，c表示表面顶点的曲率，k表示圆锥系数，α₄、α₆、α₈、α₁₀表示高次非球面系数。