CN108508582A - 一种红外双光谱共型变倍镜头 - Google Patents

一种红外双光谱共型变倍镜头 Download PDF

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梅超
马迎军
费嘉祺
郭云曾
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Abstract

本发明属于光电成像设备领域，尤其涉及一种红外双光谱共型变倍镜头。该镜头不仅结构简单、紧凑且具有‑40至+60°无热化设计，可实现快速变倍，其机构具体包括镜筒、设置在镜筒端部的保护窗以及设置在镜筒内的分光镜、长波红外前固定镜组、长波红外变倍镜组、长波红外后固定组、长波红外探测器、平面反射镜、中波成像镜组以及中波红外探测器；入射光线从保护窗入射至镜筒内，入射光线经分光镜分成透射的长波红外光以及反射的中波红外光；沿着长波红外光的方向依次设置长波红外前固定镜组、长波红外变倍镜组、长波红外后固定组、长波红外探测器；中波红外光被平面反射镜反射后穿过中波成像镜组被中波红外探测器接收。

Description

一种红外双光谱共型变倍镜头
技术领域
本发明属于光电成像设备领域，涉及一种镜头关键组件的设计方法，尤其涉及一种红外双光谱共型变倍镜头。
背景技术
光电设备主要由光学镜头、探测器以及外围电路和设备组成，其中镜头是其组成的一个重要部分。在一些特殊工业检测中，长波红外和中波红外能反应目标不同的特征信息。由于被检测目标处于旋转运动状态或测量相机处于旋转运动状态，需要镜头具有同一个光轴，故需共型设计。为了实现双光路共型设计需添加光谱分光镜，通常工业检测镜头焦距较短，视场角较大，分光镜在光路中占据尺寸较大难以实现。如再在其中一路添加变倍组，则设计难度则进一步提升。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供了一种结构结构简单、紧凑，可实现快速变倍的无热化红外双光谱共型变倍镜头。
本发明的具体技术方案是：
本发明提供了一种红外双光谱共型变倍镜头，包括镜筒，其改进之处是：还包括设置在镜筒端部的保护窗以及设置在镜筒内的分光镜、长波红外前固定镜组、长波红外变倍镜组、长波红外后固定组、长波红外探测器、平面反射镜、中波成像镜组以及中波红外探测器；
入射光线从保护窗入射至镜筒内，入射光线经分光镜分成透射的长波红外光以及反射的中波红外光；
沿着长波红外光的方向依次设置长波红外前固定镜组、长波红外变倍镜组、长波红外后固定组、长波红外探测器；
中波红外光被平面反射镜反射后穿过中波成像镜组被中波红外探测器接收。
进一步地，上述长波红外前固定镜组采用6片透镜，该6片透镜沿着长波红外光的传输方向依次采用IRG205、ZNS、Ge、IRG205、ZNS、IRG205材料制成，其中，长波红外前固定镜组中的第四片透镜4有一个非球面，0.01＜光焦度绝对值＜0.015。
进一步地，上述长波红外变倍镜组包括2片透镜，2片透镜放置方向与长波红外光光轴垂直，且沿着长波红外光的传输方向两个透镜的材料分别为Ge和IRG205，其中长波红外变倍镜组中第一片透镜中的一个面采用非球面结构，0.015＜光焦度绝对值＜0.02。
进一步地，上述分光镜与入射光线光轴的夹角为45°，平面反射镜与中波红外光轴之间的夹角为45°。
进一步地，上述长波红外后固定组采用1片透镜，材料为IRG205，该片透镜中有一面采用非球面结构，0.025＜光焦度绝对值＜0.03。
进一步地，上述中波成像镜组采用6片透镜，该6片透镜沿着中波红外光的传输方向依次采用Si、Ge、Ge、ZnSe、ZnSe、Si材料制成，其中中波成像镜组中第一片透镜、第二片透镜、第四片透镜、第五片透镜均有一面采用非球面结构，限制其在分光镜处口径小于
进一步地，上述长波红外探测器和中波红外探测器均采用无热化设计，满足-40°至60°工作温度，匹配F/2制冷型探测器。
进一步地，上述保护窗采用多光谱ZNS材料制作。
本发明的优点是：
1、本发明采用分光镜对长波红外和中波红外进行分光，可实现双谱段同光轴成像，便于双谱段图像匹配。
2、本发明的探测器采用无热化设计可满足-40°～+60°的宽工作温度，在该温度范围内不用调焦。
3、该系统可匹配F/2制冷型探测器，具有较强的能量收集能力，可以大幅提高成像信噪比。
4、本发明的长波双视场采用长波红外变倍镜组切换的方式进行式变倍，变倍速度快。
5、本发明的光学镜头体积(保护窗顶点到像面位置)为结构紧凑。
6、本发明的光学镜头采用保护窗后直接分光形式虽需要限制分光处通光口径但可以降低设计难度，同时易组合和拆解，利于系统模块化搭建。
附图说明
图1是本发明的总体结构图。
图2是长波红外光路图。
图3是中波红外光路图。
图4是长波红外短焦大视场光学系统传函图。
图5是长波红外长焦小视场光学系统传函图。
图6中波红外光学系统传函图。
图7长波红外短焦大视场光学系统畸变曲线图。
图8长波红外长焦小视场光学系统畸变曲线图。
图9中波红外光学系统畸变曲线。
附图标记如下：1-保护窗；2-分光镜；3-长波红外前固定镜组；4-长波红外变倍镜组；5-长波红外后固定组；6-长波红外探测器；7-中波成像镜组；8-中波红外探测器；9-平面反射镜；10-镜筒。
具体实施方式
参照附图对该镜头实现方式进行说明：
如图1所示，本系统包括镜筒10、设置在镜筒10外部的保护窗1以及设置在镜筒10内的分光镜2、长波红外前固定镜组3、长波红外变倍镜组4、长波红外后固定组5、长波红外探测器6、平面反射镜9、中波成像镜组7以及中波红外探测器8；
入射光线从保护窗1入射至镜筒10内，入射光线经分光镜2分成透射的长波红外光以及反射的中波红外光；
沿着长波红外光的方向依次设置长波红外前固定镜组3、长波红外变倍镜组4、长波红外后固定组5、长波红外探测器6；长波红外变倍镜组4在切入光路时，光学系统为小视场模式，长波红外变倍镜组4切出光路时，光学系统为大视场模式，且长波红外变倍镜组4切入/切出光路时光学系统焦面位置不变；
中波红外光被平面反射镜9反射后穿过中波成像镜组7被中波红外探测器8接收。
保护窗1采用多光谱ZNS材料，在中长波宽谱段具有较高透过率，且具有较好理化特性，保护窗透光两面采用同曲率半径，不具有光焦度。
分光镜2通过镀膜分光，可透射长波红外，反射中波红外。分光镜为平板晶体，45°倾斜放置。
长波红外前固定镜组3采用6片透镜，该6片透镜沿着长波红外光的传输方向依次采用IRG205、ZNS、Ge、IRG205、ZNS、IRG205材料制成，其中，长波红外前固定镜组中的第四片透镜4有一个非球面，0.01＜光焦度绝对值＜0.015。
长波红外变倍组4采用2片透镜，且沿着长波红外光的传输方向两个透镜的材料分别为Ge和IRG205，其中长波红外变倍镜组中第一片透镜中的一个面采用非球面结构，0.015＜光焦度绝对值＜0.02。
长波红外后固定组5采用1片透镜，材料为IRG205，该片透镜中有一面采用非球面结构，0.025＜光焦度绝对值＜0.03。
中波成像镜组7采用6片透镜，该6片透镜沿着中波红外光的传输方向依次采用Si、Ge、Ge、ZnSe、ZnSe、Si材料制成，其中中波成像镜组中第一片透镜、第二片透镜、第四片透镜、第五片透镜均有一面采用非球面结构，限制通光口径在分光镜处口径小于
图2和图3为该光学镜头的实际光学系统结构，其中图2为长波红外结构图，长波红外变倍镜组在光路中时为短焦，切出时为长焦，其中图3为中波红外结构图。
图4-图6是本发明提供的光学系统传函图，其中图4和图5为长波红外调制传递函数图，图4为短焦大视场，图5为长焦小视场，可以看出其中心视场接近衍射极限，边缘视场也具有相对较高传函。其中图6为中波红外调制传递函数，可以看出全视场在33lp/mm处传函值大于0.5，可以保证较好成像质量。
图7-图9是本发明提供的光学系统畸变曲线，其中图7和图8为长波红外畸变曲线图，图7为短焦大视场，图8为长焦小视场，可以看出其短焦大视场时全视场小于5％，长焦小视场时全视场小于2％。其中图9为中波红外畸变曲线，可以看出全视场小于3％。

Claims (8)

1.一种红外双光谱共型变倍镜头，包括镜筒，其特征在于：还包括设置在镜筒端部的保护窗以及设置在镜筒内的分光镜、长波红外前固定镜组、长波红外变倍镜组、长波红外后固定组、长波红外探测器、平面反射镜、中波成像镜组以及中波红外探测器；
入射光线从保护窗入射至镜筒内，入射光线经分光镜分成透射的长波红外光以及反射的中波红外光；
沿着长波红外光的方向依次设置长波红外前固定镜组、长波红外变倍镜组、长波红外后固定组、长波红外探测器；
中波红外光被平面反射镜反射后穿过中波成像镜组被中波红外探测器接收。
2.根据权利要求1所述的红外双光谱共型变倍镜头，其特征在于：所述长波红外前固定镜组采用6片透镜，该6片透镜沿着长波红外光的传输方向依次采用IRG205、ZNS、Ge、IRG205、ZNS、IRG205材料制成，其中，长波红外前固定镜组中的第四片透镜4有一个非球面，0.01＜光焦度绝对值＜0.015。
3.根据权利要求2所述的红外双光谱共型变倍镜头，其特征在于：所述长波红外变倍镜组包括2片透镜，2片透镜放置方向与长波红外光光轴垂直，且沿着长波红外光的传输方向两个透镜的材料分别为Ge和IRG205，其中长波红外变倍镜组中第一片透镜中的一个面采用非球面结构，0.015＜光焦度绝对值＜0.02。
4.根据权利要求3所述的红外双光谱共型变倍镜头，其特征在于：所述分光镜与入射光线光轴的夹角为45°，平面反射镜与中波红外光轴之间的夹角为45°。
5.根据权利要求4所述的红外双光谱共型变倍镜头，其特征在于：所述长波红外后固定组采用1片透镜，材料为IRG205，该片透镜中有一面采用非球面结构，0.025＜光焦度绝对值＜0.03。
6.根据权利要求5所述的红外双光谱共型变倍镜头，其特征在于：所述中波成像镜组采用6片透镜，该6片透镜沿着中波红外光的传输方向依次采用Si、Ge、Ge、ZnSe、ZnSe、Si材料制成，其中中波成像镜组中第一片透镜、第二片透镜、第四片透镜、第五片透镜均有一面采用非球面结构，限制其在分光镜处口径小于
7.根据权利要求6所述的红外双光谱共型变倍镜头，其特征在于：长波红外探测器和中波红外探测器采用无热化设计，满足-40°至60°工作温度，匹配F/2制冷型探测器。
8.根据权利要求7所述的红外双光谱共型变倍镜头，其特征在于：所述保护窗采用多光谱ZNS材料制作。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109471250A (zh) * 2018-12-28 2019-03-15 福建福光天瞳光学有限公司 一种带增倍结构的手调式长波红外镜头及其装配方法
CN111381352A (zh) * 2018-12-29 2020-07-07 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 透射式双谱段共孔径变焦光学系统
CN112180571A (zh) * 2020-09-30 2021-01-05 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种共孔径红外双波段双视场光学系统
CN112817068A (zh) * 2021-01-04 2021-05-18 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种紧凑型无热化中波红外双视场快速变倍镜头

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102495474A (zh) * 2011-12-09 2012-06-13 北京理工大学 一种可见光/长波红外宽波段共调焦光学成像系统
CN208013530U (zh) * 2018-03-23 2018-10-26 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种红外双光谱共型变倍镜头

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102495474A (zh) * 2011-12-09 2012-06-13 北京理工大学 一种可见光/长波红外宽波段共调焦光学成像系统
CN208013530U (zh) * 2018-03-23 2018-10-26 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种红外双光谱共型变倍镜头

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109471250A (zh) * 2018-12-28 2019-03-15 福建福光天瞳光学有限公司 一种带增倍结构的手调式长波红外镜头及其装配方法
CN111381352A (zh) * 2018-12-29 2020-07-07 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 透射式双谱段共孔径变焦光学系统
CN112180571A (zh) * 2020-09-30 2021-01-05 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种共孔径红外双波段双视场光学系统
CN112180571B (zh) * 2020-09-30 2021-08-17 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种共孔径红外双波段双视场光学系统
CN112817068A (zh) * 2021-01-04 2021-05-18 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种紧凑型无热化中波红外双视场快速变倍镜头
CN112817068B (zh) * 2021-01-04 2022-03-25 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种紧凑型无热化中波红外双视场快速变倍镜头

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