一种远红外光学系统及远红外光学镜头的制作方法

本技术涉及透镜领域，具体涉及一种远红外光学系统及远红外光学镜头。

背景技术：

1、相比于工作于可见光波段的光学设备，工作于远红外波段的光学设备在雨、雪、雾、夜等环境中具有更好的成像表现，因此工作于远红外波段的光学设备被广泛应用于安防、车载等领域。针对工作于远红外波段的光学设备，相关技术所提供的远红外光学系统，存在透镜加工难度较大以及光学总长ttl(total track length)较大的缺陷。

技术实现思路

1、本技术的一个目的在于提出一种远红外光学系统及远红外光学镜头，本技术所提供的远红外光学系统，能够降低透镜加工难度，并缩减光学总长。

2、根据本技术实施例的一方面，公开了一种远红外光学系统，由所述远红外光学系统的物侧至所述远红外光学系统的像侧，依次包括：具有正光焦度的第一折射透镜；具有正光焦度的超透镜；具有正光焦度的第二非球面透镜；

3、所述第一折射透镜为弯月形透镜，所述第一折射透镜朝向所述物侧的前表面以及所述第一折射透镜朝向所述像侧的后表面，均凸向所述物侧；

4、所述第二非球面透镜为弯月形透镜，所述第二非球面透镜朝向所述物侧的前表面以及所述第二非球面透镜朝向所述像侧的后表面，均凸向所述像侧。

5、在本技术的一示例性实施例中，所述第一折射透镜为球面透镜或者非球面透镜。

6、在本技术的一示例性实施例中，所述第二非球面透镜为偶次非球面透镜；并且，当所述第一折射透镜为非球面透镜时，所述第一折射透镜为偶次非球面透镜。

7、在本技术的一示例性实施例中，所述远红外光学系统满足如下条件式：

8、

9、其中，f为所述远红外光学系统的有效焦距，d为所述远红外光学系统的入瞳直径。

10、在本技术的一示例性实施例中，所述远红外光学系统满足如下以1/℃为单位的条件式：

11、

12、其中，na1为所述第一折射透镜的折射率，为所述第一折射透镜的折射率温度系数，fa1为所述第一折射透镜的焦距，f为所述远红外光学系统的有效焦距，na2为所述第二非球面透镜的折射率，为所述第二非球面透镜的折射率温度系数，fa2为所述第二非球面透镜的焦距。

13、在本技术的一示例性实施例中，所述远红外光学系统满足如下以度每毫米为单位的条件式：

14、

15、其中，ttl为所述远红外光学系统的光学总长，fov为所述远红外光学系统的全视场角，f为所述远红外光学系统的有效焦距，bfl为所述远红外光学系统的后焦距。

16、在本技术的一示例性实施例中，所述远红外光学系统满足如下条件式：

17、

18、

19、其中，d1为所述第一折射透镜的前表面的净口径半径，d2为所述第一折射透镜的后表面的净口径半径，r1为所述第一折射透镜的前表面的曲率半径，r2为所述第一折射透镜的后表面的曲率半径，fa1为所述第一折射透镜的焦距，d5为所述第二非球面透镜的前表面的净口径半径，d6为所述第二非球面透镜的后表面的净口径半径，r5为所述第二非球面透镜的前表面的曲率半径，r6为所述第二非球面透镜的后表面的曲率半径，fa2为所述第二非球面透镜的焦距，f为所述远红外光学系统的有效焦距。

20、在本技术的一示例性实施例中，所述远红外光学系统满足如下以毫米每弧度为单位的条件式：

21、

22、其中，dm为所述超透镜的半径，fm为所述超透镜的焦距，为针对用于描述所述超透镜径向上各处位置所提供相位的相位曲线，在所述相位曲线中的由所述超透镜中心至所述超透镜边缘的位置区间，各单调增减曲线段所对应相位差值的绝对值的总和，f为所述远红外光学系统的有效焦距。

23、在本技术的一示例性实施例中，所述远红外光学系统还包括：光阑；所述光阑设于所述超透镜的物侧。

24、根据本技术实施例的一方面，公开了一种远红外光学镜头，所述远红外光学镜头包括：如上述任一项实施例所提供的远红外光学系统；成像探测器；

25、其中，所述成像探测器设于所述远红外光学系统的像面。

26、本技术所提供的远红外光学系统，由远红外光学系统的物侧至远红外光学系统的像侧，依次包括：具有正光焦度的第一折射透镜；具有正光焦度的超透镜；具有正光焦度的第二非球面透镜；第一折射透镜为弯月形透镜，第一折射透镜朝向物侧的前表面以及第一折射透镜朝向像侧的后表面，均凸向物侧；第二非球面透镜为弯月形透镜，第二非球面透镜朝向物侧的前表面以及第二非球面透镜朝向像侧的后表面，均凸向像侧。在本技术所提供的远红外光学系统中，没有任何一片透镜需要设置反曲点，因此本技术所提供的远红外光学系统降低了透镜加工难度。并且，由于超透镜的引入，有效提高了第一折射透镜以及第二非球面透镜的设计自由度，因此本技术所提供的远红外光学系统还缩减了光学总长。

27、本技术的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本技术的实践而习得。

28、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本技术。

29、附图说明

30、通过参考附图详细描述其示例实施例，本技术的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。

31、图1示出了本技术所提供的远红外光学系统的光学架构图。

32、图2示出了本技术一实施例中的超透镜的相位曲线的示意图。

33、图3示出了本技术一实施例中的超透镜的相位曲线的示意图。

34、图4示出了本技术一实施例所提供的远红外光学系统的光学架构图。

35、图5示出了本技术一实施例所提供的远红外光学系统在常温工作环境下的mtf曲线图。

36、图6示出了本技术一实施例所提供的远红外光学系统在-40℃工作环境下的mtf曲线图。

37、图7示出了本技术一实施例所提供的远红外光学系统在80℃工作环境下的mtf曲线图。

38、图8示出了本技术一实施例所提供的远红外光学系统的场曲图。

39、图9示出了本技术一实施例所提供的远红外光学系统的畸变图。

40、图10示出了本技术一实施例所提供的远红外光学系统的光学架构图。

41、图11示出了本技术一实施例所提供的远红外光学系统在常温工作环境下的mtf曲线图。

42、图12示出了本技术一实施例所提供的远红外光学系统在-40℃工作环境下的mtf曲线图。

43、图13示出了本技术一实施例所提供的远红外光学系统在80℃工作环境下的mtf曲线图。

44、图14示出了本技术一实施例所提供的远红外光学系统的场曲图。

45、图15示出了本技术一实施例所提供的远红外光学系统的畸变图。

46、图16示出了本技术一实施例所提供的远红外光学系统的光学架构图。

47、图17示出了本技术一实施例所提供的远红外光学系统在常温工作环境下的mtf曲线图。

48、图18示出了本技术一实施例所提供的远红外光学系统在-40℃工作环境下的mtf曲线图。

49、图19示出了本技术一实施例所提供的远红外光学系统在80℃工作环境下的mtf曲线图。

50、图20示出了本技术一实施例所提供的远红外光学系统的场曲图。

51、图21示出了本技术一实施例所提供的远红外光学系统的畸变图。