本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種紅外中長(zhǎng)波光譜成像光學(xué)系統(tǒng)，包括寬波段鏡頭組件和多光譜濾色片組件，寬波段鏡頭組件置于多光譜濾色片組件前方，用于對(duì)光波聚焦成像；所述多光譜濾色片組件用于將寬波段鏡頭組件聚焦的光波進(jìn)行濾波和共焦面補(bǔ)償；該成像光學(xué)系統(tǒng)的相對(duì)孔徑較大，可達(dá)到0.9-1.1；且成像質(zhì)量接近衍射極限；本發(fā)明專利技術(shù)采用寬波段透鏡組件和多光譜濾色片組件實(shí)現(xiàn)了多光譜成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)；通過(guò)帶通平行平板濾色片厚度變化很好的實(shí)現(xiàn)了窄波段成像時(shí)共焦面補(bǔ)償，降低了寬波段鏡頭設(shè)計(jì)的復(fù)雜性；其可用于非制冷寬波段紅外多光譜成像，在軍工和民用領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用前景。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及紅外成像光學(xué)
，具體涉及一種工作于波段、大相對(duì)孔徑、窄波段共焦面的多光譜成像光學(xué)系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
寬波段紅外多光譜成像可提高信息探測(cè)與識(shí)別的能力，其在軍事偵察、航天遙感、工業(yè)視覺(jué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。目前，基于熱釋電效應(yīng)的非制冷紅外探測(cè)器能夠同時(shí)響應(yīng)中波到長(zhǎng)波波段的紅外光輻射。這使得需要研制針對(duì)非制冷探測(cè)器的寬波段多光譜紅外成像光學(xué)系統(tǒng)。紅外成像光學(xué)系統(tǒng)常用的結(jié)構(gòu)形式有反射式和折射式。反射式結(jié)構(gòu)不引入任何色差，且光學(xué)透過(guò)率高，但是反射式結(jié)構(gòu)存在較嚴(yán)重的中心遮攔，系統(tǒng)相對(duì)孔徑損失較為嚴(yán)重，對(duì)于相對(duì)孔徑要求特別高的非制冷探測(cè)器來(lái)說(shuō)不太合適，且反射式結(jié)構(gòu)視場(chǎng)角通常較小。折射式結(jié)構(gòu)一般不存在類似問(wèn)題，但由于常用紅外材料折射率隨波段變化存在明顯的非線性，使得當(dāng)工作波段覆蓋整個(gè)中波到長(zhǎng)波波段時(shí)，設(shè)計(jì)難度明顯加大，且紅外多光譜成像要求實(shí)現(xiàn)窄波段共焦面更加劇了設(shè)計(jì)的難度。在本專利技術(shù)作出之前，CN102200639A的中國(guó)專利公開(kāi)了一種紅外中長(zhǎng)波雙波段成像光學(xué)系統(tǒng)，其采用鍺、AMTIRl和硫化鋅三種材料，構(gòu)成了 4片折射式的雙波段成像，由于其孔徑光闌位于整個(gè)鏡頭的后方，且完全通過(guò)以上三種材料的組合復(fù)消色差，使得其相對(duì)孔徑很小(1/3) ;CN102103265A的中國(guó)專利公開(kāi)了一種單鏡頭多光譜成像光學(xué)系統(tǒng)，其通過(guò)復(fù)消色差單鏡頭、兩個(gè)分光鏡和雙膠合透鏡的組合排列，實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光、激光和紅外三種波段成像，由于其采取的是分光束的技術(shù)方案，因此未實(shí)現(xiàn)共焦面成像，需要同時(shí)使用多個(gè)探測(cè)器。目前，工作在中波到長(zhǎng)波紅外波段、針對(duì)單一寬波段探測(cè)器、大相對(duì)孔徑、窄波段共焦面的多光譜紅外成像光學(xué)系統(tǒng)未見(jiàn)報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
有鑒于此，本專利技術(shù)提供了一種紅外中長(zhǎng)波光譜成像光學(xué)系統(tǒng)，能夠?qū)Χ嗖ǘ喂庾V進(jìn)行成像，同時(shí)保證大相對(duì)孔徑成像和成像后各波段在同一焦平面。本專利技術(shù)的一種紅外中長(zhǎng)波光譜成像光學(xué)系統(tǒng)，包括寬波段鏡頭組件和多光譜濾色片組件，寬波段鏡頭組件置于多光譜濾色片組件前方，用于對(duì)光波聚焦成像；所述多光譜濾色片組件用于將寬波段鏡頭組件聚焦的光波進(jìn)行濾波和共焦面補(bǔ)償；所述多光譜濾色片組件包括多個(gè)帶通平行平板濾色片，每個(gè)帶通平行平板濾色片根據(jù)成像系統(tǒng)要求成像的光譜波段的不同，鍍有相應(yīng)的紅外光帶通濾色膜；所述帶通平行平板濾色片的厚度滿足從寬波段鏡頭組件出射的光波經(jīng)由該帶通平行平板濾色片的共焦面補(bǔ)償后聚焦到同一探測(cè)器接收面上；所述帶通平行平板濾色片數(shù)量根據(jù)系統(tǒng)需要進(jìn)行選擇；所述寬波段鏡頭組件包括孔徑光闌和5片透鏡，按光線入射方向，依次為孔徑光闌、第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡和第五透鏡；所述第一透鏡為鍺砷硒材料的正透鏡；所述第二透鏡為硫化鋅材料的負(fù)透鏡；所述第三透鏡為鍺材料的負(fù)透鏡，且前表面為非球面；所述第四透鏡為硒化鋅材料的正透鏡，且前表面為非球面；所述第五透鏡為硫化鋅材料的負(fù)透鏡。所述帶通平行平板濾色片為圓形片，鑲嵌在承載片上對(duì)應(yīng)位置的圓孔中，多個(gè)帶通平行平板濾色片的圓心相對(duì)于承載片中心呈中心對(duì)稱分布；所述承載片可繞其中心轉(zhuǎn)動(dòng)；每個(gè)所述帶通平行平板濾色片的大小應(yīng)允許從寬波段鏡頭組件出射的光線全部通過(guò)。所述帶通平行平板濾色片可拆卸地安裝于承載片上。所述第一透鏡前表面的曲率半徑為57. 155mm，后表面的曲率半徑為212mm，厚度為 9. 6mm ；第二透鏡的前表面為平面，后表面的曲率半徑為186. 64mm，厚度為3mm，距離第一透鏡的距離為6mm ；所述第三透鏡的前表面為非球面，其非球面方程權(quán)利要求1.一種紅外中長(zhǎng)波光譜成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，包括寬波段鏡頭組件和多光譜濾色片組件(6)，寬波段鏡頭組件置于多光譜濾色片組件(6)前方，用于對(duì)光波聚焦成像；所述多光譜濾色片組件(6)用于將寬波段鏡頭組件聚焦的光波進(jìn)行濾波和共焦面補(bǔ)償；所述多光譜濾色片組件(6)包括多個(gè)帶通平行平板濾色片(7)，每個(gè)帶通平行平板濾色片(7)根據(jù)成像系統(tǒng)要求成像的光譜波段的不同，鍍有相應(yīng)的紅外光帶通濾色膜；所述帶通平行平板濾色片(7)的厚度滿足從寬波段鏡頭組件出射的光波經(jīng)由該帶通平行平板濾色片(7)的共焦面補(bǔ)償后聚焦到同一探測(cè)器接收面上；所述帶通平行平板濾色片(7)數(shù)量根據(jù)系統(tǒng)需要進(jìn)行選擇；所述寬波段鏡頭組件包括孔徑光闌和5片透鏡，按光線入射方向，依次為孔徑光闌、第一透鏡(I)、第二透鏡(2 )、第三透鏡(3 )、第四透鏡(4 )和第五透鏡(5 );所述第一透鏡(I)為鍺砷硒材料的正透鏡；所述第二透鏡(2)為硫化鋅材料的負(fù)透鏡；所述第三透鏡(3)為鍺材料的負(fù)透鏡，且前表面為非球面；所述第四透鏡(4)為硒化鋅材料的正透鏡，且前表面為非球面；所述第五透鏡(5)為硫化鋅材料的負(fù)透鏡。2.如權(quán)利要求I所述的一種紅外中長(zhǎng)波光譜成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述帶通平行平板濾色片(7)為圓形片，鑲嵌在承載片(8)上對(duì)應(yīng)位置的圓孔中，多個(gè)帶通平行平板濾色片(7)的圓心相對(duì)于承載片(8)中心呈中心對(duì)稱分布；所述承載片(8)可繞其中心轉(zhuǎn)動(dòng)；每個(gè)所述帶通平行平板濾色片(7)的大小應(yīng)允許從寬波段鏡頭組件出射的光線全部通過(guò)。3.如權(quán)利要求2所述的一種紅外中長(zhǎng)波光譜成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述帶通平行平板濾色片(7)可拆卸地安裝于承載片(8)上。4.如權(quán)利要求I所述的一種紅外中長(zhǎng)波光譜成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡(I)前表面的曲率半徑為57. 155mm，后表面的曲率半徑為212mm，厚度為9. 6mm；所述第二透鏡(2)的前表面為平面，后表面的曲率半徑為186. 64mm，厚度為3mm，距離第一透鏡(I)的距離為6_ ；所述第三透鏡(3)的前表面為非球面，其非球面方程5.如權(quán)利要求4所述的一種紅外中長(zhǎng)波光譜成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述帶通平行平板濾色片(7)在不同波段范圍時(shí)的厚度以及其到探測(cè)器窗口距離為波段平行平板濾色片厚度到探測(cè)器窗口距離全文摘要本專利技術(shù)公開(kāi)了一種紅外中長(zhǎng)波光譜成像光學(xué)系統(tǒng)，包括寬波段鏡頭組件和多光譜濾色片組件，寬波段鏡頭組件置于多光譜濾色片組件前方，用于對(duì)光波聚焦成像；所述多光譜濾色片組件用于將寬波段鏡頭組件聚焦的光波進(jìn)行濾波和共焦面補(bǔ)償；該成像光學(xué)系統(tǒng)的相對(duì)孔徑較大，可達(dá)到0.9-1.1；且成像質(zhì)量接近衍射極限；本專利技術(shù)采用寬波段透鏡組件和多光譜濾色片組件實(shí)現(xiàn)了多光譜成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)；通過(guò)帶通平行平板濾色片厚度變化很好的實(shí)現(xiàn)了窄波段成像時(shí)共焦面補(bǔ)償，降低了寬波段鏡頭設(shè)計(jì)的復(fù)雜性；其可用于非制冷寬波段紅外多光譜成像，在軍工和民用領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用前景。文檔編號(hào)G02B27/00GK102980657SQ201210490490公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月27日專利技術(shù)者金偉其, 頓雄, 王霞, 李家琨, 金明磊 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種紅外中長(zhǎng)波光譜成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，包括寬波段鏡頭組件和多光譜濾色片組件（6），寬波段鏡頭組件置于多光譜濾色片組件（6）前方，用于對(duì)光波聚焦成像；所述多光譜濾色片組件（6）用于將寬波段鏡頭組件聚焦的光波進(jìn)行濾波和共焦面補(bǔ)償；所述多光譜濾色片組件（6）包括多個(gè)帶通平行平板濾色片（7），每個(gè)帶通平行平板濾色片（7）根據(jù)成像系統(tǒng)要求成像的光譜波段的不同，鍍有相應(yīng)的紅外光帶通濾色膜；所述帶通平行平板濾色片（7）的厚度滿足：從寬波段鏡頭組件出射的光波經(jīng)由該帶通平行平板濾色片（7）的共焦面補(bǔ)償后聚焦到同一探測(cè)器接收面上；所述帶通平行平板濾色片（7）數(shù)量根據(jù)系統(tǒng)需要進(jìn)行選擇;所述寬波段鏡頭組件包括孔徑光闌和5片透鏡，按光線入射方向，依次為孔徑光闌、第一透鏡（1）、第二透鏡（2）、第三透鏡（3）、第四透鏡（4）和第五透鏡（5）；所述第一透鏡（1）為鍺砷硒材料的正透鏡；所述第二透鏡（2）為硫化鋅材料的負(fù)透鏡；所述第三透鏡（3）為鍺材料的負(fù)透鏡，且前表面為非球面；所述第四透鏡（4）為硒化鋅材料的正透鏡，且前表面為非球面；所述第五透鏡（5）為硫化鋅材料的負(fù)透鏡。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：金偉其，頓雄，王霞，李家琨，金明磊，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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