大视场双波谐衍射红外光学系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及大视场双波谐衍射红外光学系统，该光学系统包括沿光入射方向依次同轴设置的第一、二、三透镜、孔径光阑、第四、五、六透镜和探测器焦平面，六个透镜的光焦度依次为正负正负正负，第一透镜为双凹透镜，第二透镜为双凸透镜，第一、四透镜的前表面和第三透镜的后表面为非球面，第五透镜的后表面采用谐衍射面；本发明可对大视场短波、中波范围内的宽光谱同时成像；采用谐衍射设计技术，在红外系统的两个波段内同时满足了系统的成像和校正像差要求，具有良好的消像差特性；系统仅采用六片透镜，全长小于50mm，结构简单，轻巧；在双波段范围内的传递函数均接近衍射极限，成像质量良好。
【专利说明】大视场双波谐衍射红外光学系统
【技术领域】
[0001] 本发明属于光学【技术领域】，涉及一种大视场短/中波谐衍射红外光学系统。
【背景技术】
[0002] 红外辐射主要有近红外（0. 75-2. 5 μ m)、中红外（3-5 μ m)和远红外（8-14 μ m)三 个大气窗口，传统的单波段成像技术从单元到线阵及焦平面的发展已相当完善，但在获取 信息方面由于局限于单一波段，仍有很大不足。
[0003] 目前对双波段红外成像主要采用谐衍射透镜技术。由于光学材料的约束以及成像 器件的技术限制，使得目前红外双波段成像主要集中在中长波。而由于短波红外的特殊的 光谱特性，其重要性近年来越来越突出，为此本发明针对中短波红外的光谱特点，通过合理 选择光学构型及材料，成功设计出大视场中短波双波段光学系统，成像质量良好。
[0004] 谐衍射透镜也称为多级衍射透镜，其特点是相邻环带间的光程差是设计波长λ ^ 的整数Ρ (Ρ彡2)倍，在空气中透镜最大厚度为ρ λ (V(n-l)，是普通衍射透镜的Ρ倍。谐衍 射透镜各衍射级次的衍射效率可表示为：
[0005]
【权利要求】
1. 大视场双波谐衍射红外光学系统，其特征在于：该光学系统包括沿光入射方向依次 同轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、孔径光阑、第四透镜、第五透镜、第六透镜和探 测器焦平面，所述六个透镜的光焦度依次为正、负、正、负、正、负，第一透镜为双凹透镜，第 二透镜为双凸透镜，第一透镜的前表面、第三透镜的后表面及第四透镜的前表面为非球面， 第五透镜的后表面采用谐衍射面，其它透镜表面均为球面。
2. 根据权利要求1所述的大视场双波谐衍射红外光学系统，其特征在于：各透镜的光 焦度分配满足总光焦度；即
(1) 其中叭为第i个透镜的光焦度，h为近轴光线在透镜上的入射高度，P为系统的总光 焦度； 总色差系数满足：
(2) 其中A为第i个透镜的色差系数，k为光学系统透镜面数。
3. 根据权利要求1所述的大视场双波谐衍射红外光学系统，其特征在于：所述第一透 镜的材料为硒化锌，第二透镜的材料为硫化锌，第三透镜的材料为氟化钙，第四透镜的材料 为氟化钙，第五透镜的材料为硒化锌，第六透镜的材料为硫化锌。
4. 根据权利要求1所述的大视场双波谐衍射红外光学系统，其特征在于：所述第一透 镜与第二透镜间隔1mm、第二透镜与第三透镜间隔1. 7mm、第三透镜与光阑间隔2. 4mm、光阑 与第四透镜间隔1mm、第四透镜与第五透镜间隔1. 4mm、第五透镜与第六透镜间隔7. 2mm、第 六透镜与像面间隔7. 2_。
5. 根据权利要求1-4中任一项所述的大视场双波谐衍射红外光学系统，其特征在 于：所述谐衍射透镜的中心波长λ。=4. 2 μ m，相位匹配因子P=2,取m=2, m=4时对应波长 λ =4. 2 μ m, λ =2. 1 μ m为系统的谐振波长。
6. 根据权利要求5所述的大视场双波谐衍射红外光学系统，其特征在于，红外光学系 统工作波段为：短波1. 5?2. 7 μ m、中波3. 7?4. 8 μ m为工作波段。
【文档编号】G02B13/18GK104297898SQ201310625939
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年11月28日 优先权日:2013年11月28日
【发明者】刘环宇, 潘晓东, 常勇 申请人:中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所