专利名称：全折射被动无热化红外双波段镜头的制作方法
技术领域：
本发明属于光学红外成像系统，尤其涉及一种全折射被动无热化红外双波段光学^头。
背景技术：
在现代军事战争中，具有全天候、高分辨率、打击精度高的军事武器显得越来越重要，由于使用区域的不同、气候温度的改变、目标的伪装，单一波段获取的信息自然就减弱， 所以单一波段的红外探测器系统获取的信息、探测精度已不能满足现代军事探测和军事打击的要求。而红外双波段光学系统能同时获取中波红外和长波红外的探测信息，对于提高探测精度、识别能力、打击精度有质的飞跃。随着精确制导技术的快速发展，对两个波段的辐射同时进行探测已显得非常重要，对应的光学系统及其设计需求空前增长。但是红外双波段光学系统在设计上有较大难度，由于国内在红外材料、加工能力、镀膜技术等多方面的局限性，尤其是在不使用特殊元件及特殊材料的基础上在中波红外和长波红外波两个波段，要同时校正各种像差。而且由于军用光学系统大都工作在较恶劣的环境温度范围内，红外光学材料的折射率温度系数较大，环境温度变化会造成红外光学系统产生热离焦并导致像质降低，所以要通过少数的镜片实现全折射被动无热化非常困难。现有技术公开的红外双波段光学系统有2003年11月12日公开专利号为 CN1455281A的中国专利，2002年6月5日公开专利号为CN1352403A的中国专利，专利中公开的红外双波段光学装置都是通过折射衍射混合透镜来实现的，但是衍射元件在国内的加工能力，加工精度都有局限性，成本还比较高。在2008年8月5日公开专利号为 US7408159B1的美国专利中虽然没有用到衍射元件，但是所使用的GaAs光学材料的毒性程度至今还没完全确定。
发明内容
为了克服现有技术的缺点，本发明提供一种全折射被动无热化红外双波段镜头， 仅用常用的红外材料在不使用特殊光学元件的基础上，使光学系统既能解决光谱波段宽， 色差校正困难的问题，又能解决在较大温度范围内系统无热化的问题。本发明解决其技术问题所采取的技术方案是包括第一凸透镜片、第一凹弯月透镜片、第二凸透镜片、第二凹弯月透镜片、保护玻璃和像平面，其特征在于在同光轴上依次安置有第一凸透镜片、第一凹弯月透镜片、第二凸透镜片、第二凹弯月透镜片、保护玻璃和像平面，将光学系统光栏直接放置在探测器的冷屏处，第一凸透镜片的前表面为非球面，第一凹弯月透镜片的前表面为非球面，第二凸透镜片的后表面为非球面，通过第一凸透镜片、 第一凹弯月透镜片、第二凸透镜片、第二凹弯月透镜片来实现消色差和消热差。本发明的优点，提供一种基于被动无热化的红外双波段光学镜头，该双波段镜头在被动无热化技术的基础上，仅仅通过材料的合理选择，非球面系数的合理优化，通过四个镜片就在中波和长波两个波段实现了系统的被动无热化，本发明降低了对工艺水平的要求，使双波段系统设计结构更加紧凑、片数少、透射比高、后工作距离长，具有较好的校像差特性，为红外双波段光学设计提供了一套全新的系统。解决了为实现少片数折射红外双波段系统而使用特殊光学元件的问题，本发明设计了一种结构简单、尺寸较小、装配容易、透过率高，冷光阑效率100%，并且长的后工作距离有利于红外系统的装调，在成本降低的同时可靠性还得到了提高。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1为本发明结构示意图；图2A-2E 为本发明分别在中波下-40°C、-20°C、2(rC、4(rC和 70°C的 MTF ；图3A-3E 为本发明分别在长波下-40°C、-20°C、2(rC、4(rC和 70°C的 MTF。
具体实施例方式如附图所示，本发明包括第一凸透镜片1、第一凹弯月透镜片2、第二凸透镜片3、 第二凹弯月透镜片4、保护玻璃5和像平面6，其特征在于在同光轴上依次安置有第一凸透镜片1、第一凹弯月透镜片2、第二凸透镜片3、第二凹弯月透镜片4、保护玻璃5和像平面6， 将光学系统光栏直接放置在探测器的冷屏处，第一凸透镜片1的前表面Sl为非球面，第一凹弯月透镜片2的前表面S3为非球面，第二凸透镜片3的后表面S6为非球面，通过第一凸透镜片1、第一凹弯月透镜片2、第二凸透镜片3、第二凹弯月透镜片4来实现消色差和消热差。值得一提的是，本实施例的红外双波段镜头只有四片折射镜片，没有使用特殊光学元件，且结构简单、尺寸较小、装配容易、透过率高，冷光阑效率100%。以下表一内容将举出本发明的实施例参数。
权利要求
1.一种全折射被动无热化红外双波段镜头，其特征在于包括第一凸透镜片(1)、第一凹弯月透镜片O)、第二凸透镜片(3)、第二凹弯月透镜片G)、保护玻璃(5)和像平面(6)， 其特征在于在同光轴上依次安置有第一凸透镜片(1)、第一凹弯月透镜片O)、第二凸透镜片(3)、第二凹弯月透镜片G)、保护玻璃( 和像平面(6)，将光学系统光栏直接放置在探测器的冷屏处，第一凸透镜片(1)的前表面(Si)为非球面，第一凹弯月透镜片O)的前表面(S； )为非球面，第二凸透镜片C3)的后表面(S6)为非球面，通过第一凸透镜片(1)、第一凹弯月透镜片O)、第二凸透镜片(3)、第二凹弯月透镜片(4)来实现消色差和消热差。
2.根据权利要求1所述的全折射被动无热化红外双波段镜头，其特征在于本发明的参数见表一表一表面曲率半径(mm)间距(mm)玻璃材料备注Sl179.895.2Znse第一凸透镜片S2-62.16043.7AirS3-28.37974Zns第一凹弯月透镜片S4-143.8814.4AirS5111.175.5Znse第二凸透镜片S6-42.2752AirS7-82.784Germanium第二凹弯月透镜片S8-146.0820Air
3.根据权利要求1所述的全折射被动无热化红外双波段镜头，其特征在于所述的第一凸透镜片1的前表面Si、第一凹弯月透镜片2的前表面S3、第二凸透镜片3的后表面S6 的非球面系数见表二。表二表面KABCD·179.89-14.27292.476e-0063.460e-009-2.883e-0117.848e-014-28.3797-0.912.505e-005-5.976e-0081.174e-010-5.798e-014-42.275-13.952-2.911e-0066.297e-0093.101e-0121.759e-01全文摘要
本发明属于光学红外成像系统，尤其涉及一种全折射被动无热化红外双波段光学镜头。包括第一凸透镜片、第一凹弯月透镜片、第二凸透镜片、第二凹弯月透镜片、保护玻璃和像平面，其特征在于在同光轴上依次安置有第一凸透镜片、第一凹弯月透镜片、第二凸透镜片、第二凹弯月透镜片、保护玻璃和像平面，将光学系统光栏直接放置在探测器的冷屏处，第一凸透镜片的前表面为非球面，第一凹弯月透镜片的前表面为非球面，第二凸透镜片的后表面为非球面。仅用常用的红外材料在不使用特殊光学元件的基础上，使光学系统既能解决光谱波段宽，色差校正困难的问题，又能解决在较大温度范围内系统无热化的问题。
文档编号G02B13/14GK102401981SQ20111035531
公开日2012年4月4日 申请日期2011年11月10日 优先权日2011年11月10日
发明者李金侠, 赵翠玲, 马萄 申请人:河北汉光重工有限责任公司