一種雙波段紅外光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光學(xué)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙波段紅外光學(xué)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 紅外成像基于目標(biāo)與背景輻射度的不同，通過被動接收目標(biāo)和背景的輻射，經(jīng)光 電轉(zhuǎn)換、電信號處理等手段，將目標(biāo)物體的溫度分布圖像轉(zhuǎn)換成視頻圖像。大氣對紅外輻射 的吸收，主要有三個重要的大氣窗口，分布在0. 75-2. 5 μ m的近紅外、3-5 μ m的中波紅外和 8-14 μ m的長波紅外三個波段范圍內(nèi)。傳統(tǒng)的紅外成像系統(tǒng)一般工作的波段較窄，獲取的信 息量有限，而結(jié)合各個波段的成像特點、工作于多個波段的紅外光學(xué)系統(tǒng)能夠獲取充分有 用的信息，能夠有效地把目標(biāo)物從大量的圖像中識別出來，在目標(biāo)識別探測中能夠發(fā)揮舉 足輕重的地位。非制冷紅外熱像儀由于不需制冷并且價格低廉，在電力、消防、工業(yè)、醫(yī)療、 安防等民用領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。紅外光學(xué)系統(tǒng)在非制冷熱像儀中起著非常重要的作用，各 類鏡頭已得到了廣泛應(yīng)用，卻缺乏非制冷雙波段光學(xué)鏡頭，因此，對非制冷雙波段紅外光學(xué) 系統(tǒng)的研究就尤顯重要。
[0003] 雙波段成像系統(tǒng)通?？梢杂脙煞N方式實現(xiàn)：一是用兩個分別響應(yīng)不同波段的探測 器，共物鏡分光路的方式；二是用一個能響應(yīng)兩個波段的探測器共光路系統(tǒng)構(gòu)成?，F(xiàn)有技術(shù) 中，CN104238099A公開了一種大變倍比紅外雙波段共口徑共變焦光學(xué)系統(tǒng)，包括沿光軸方 向依次設(shè)置的公共前固定組、能夠沿軸向移動的公共變倍組、公共補償組、公共后固定組以 及用于反射長波紅外光、透射中波紅外光的第一分光棱鏡；第一分光棱鏡的反射光路上設(shè) 置有長波紅外光后固定組，反射光由長波非制冷接收器件成像；第一分光棱鏡的透射光路 上設(shè)置有中波紅外焦距補償組和中波紅外光后固定組，透射光由中波紅外非制冷接收器件 成像。該雙波段光學(xué)系統(tǒng)在連續(xù)變焦過程中，雙波段對應(yīng)焦距差值小于其焦深，雙波段目標(biāo) 信息可以由同一系統(tǒng)接收，不需要光路切換；但是其只能采用部分共光路系統(tǒng)，增加了系統(tǒng) 的體積、重量和尺寸。如采用一個能響應(yīng)兩個波段的探測器共光路系統(tǒng)，則現(xiàn)有技術(shù)無法克 服光學(xué)系統(tǒng)的像差色差的校正問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種雙波段紅外光學(xué)系統(tǒng)，在中長波兩個波段同時滿足系統(tǒng) 的成像和校正像差色差的要求，實現(xiàn)共光路寬波段紅外光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計。
[0005] 為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0006] -種雙波段紅外光學(xué)系統(tǒng)，包括沿光入射方向（從物方到像方）依次同軸設(shè)置的 第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、光闌、第四透鏡、第五透鏡和第六透鏡；所述第一透鏡和第 五透鏡為彎月負(fù)透鏡，第二透鏡、第三透鏡和第四透鏡為彎月正透鏡，第六透鏡為雙凸正透 鏡；所述第三透鏡的后表面和第四透鏡的前表面為非球面，其余透鏡表面均為球面；所述 第一透鏡、第二透鏡的材料為鍺，第三透鏡、第四透鏡、第六透鏡的材料為硫系玻璃，第五透 鏡的材料為硒化鋅。
[0007] 本發(fā)明的雙波段紅外光學(xué)系統(tǒng)所用材料中，鍺具有高折射率、表面最小曲率和色 差小的特性，適合用于2~16 μ m區(qū)域的近紅外波段。硒化鋅在600nm~16 μ m波段內(nèi)具 有很尚透過率，且吸收率低。硫系玻璃是一種以硫、砸或蹄等硫族兀素為基質(zhì)的非晶態(tài)光學(xué) 材料，具有優(yōu)良的透紅外和消熱差性能。
[0008] 本發(fā)明的雙波段紅外光學(xué)系統(tǒng)，中長波光學(xué)系統(tǒng)采用共孔徑透射式設(shè)計，采用三 種不同色差系統(tǒng)的紅外材料（鍺、硒化鋅、硫系玻璃）來實現(xiàn)雙波段的色差校正，將硫系玻 璃引入中長波紅外光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計中，采用非球面，在兩個波段同時滿足系統(tǒng)的成像和校 正像差色差的要求，實現(xiàn)寬波段紅外光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計。
[0009] 所述第一透鏡與第二透鏡間隔12. 4mm，第二透鏡與第三透鏡間隔9. 2mm，第三透 鏡與光闌間隔3. 6mm，光闌與第四透鏡間隔I. 5mm，第四透鏡與第五透鏡間隔0. 3mm、第五透 鏡與第六透鏡間隔4. 6mm。
[0010] 所述的雙波段紅外光學(xué)系統(tǒng)，沿光入射方向（從物方到像方），第一透鏡的前表面 凸向物方、后表面凹向像方，第二透鏡的前表面凹向物方、后表面凸向像方，第三透鏡的前 表面凸向物方、后表面凹向像方，第四透鏡的前表面凹向物方、后表面凸向像方，第五透鏡 的前表面凸向物方、后表面凹向像方，第六透鏡的前表面凸向物方、后表面凸向像方。
[0011] 其中，所述光闌為圓孔光闌。
[0012] 所述的雙波段紅外光學(xué)系統(tǒng)，還包括沿光入射方向設(shè)置在第六透鏡后方的探測 器。
[0013] 所述探測器為非制冷雙色探測器。所述的非制冷雙色探測器是指中波紅外和長波 紅外雙波段非制冷探測器；該探測器為非制冷中長波共焦面探測器，光學(xué)系統(tǒng)同時對中波 和長波成像在探測器焦平面上。
[0014] 所述第六透鏡與探測器的焦平面間隔10. 8_
[0015] 所述第六透鏡與探測器之間還設(shè)有平行平板。
[0016] 所述平行平板的材料為鍺。
[0017] 本發(fā)明的雙波段紅外光學(xué)系統(tǒng)，外界景物輻射經(jīng)第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、 光闌（圓孔）、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡聚焦到探測器的焦平面上。
[0018] 上述的紅外光學(xué)系統(tǒng)的工作波段為：中波波長3. 7 μ m~4. 8 μ m，長波波長 8 μ m ~ 12 μ m〇
[0019] 本發(fā)明的雙波段紅外光學(xué)系統(tǒng)，包括沿光入射方向依次同軸設(shè)置的第一、第二、第 三透鏡、光闌、第四透鏡、第五透鏡和第六透鏡，其中第三、第四、第六透鏡的材料為硫系玻 璃；該紅外光學(xué)系統(tǒng)具有如下優(yōu)點：
[0020] 1)使用硫系玻璃材料實現(xiàn)雙波段成像，硫系玻璃具有較小的折射率和溫度系數(shù)， 有效校正光學(xué)系統(tǒng)的色差；
[0021] 2)采用三種不同色差系統(tǒng)的紅外材料（鍺、硒化鋅、硫系玻璃）來實現(xiàn)雙波段的色 差校正，使該系統(tǒng)對中/長波兩個紅外波段成像，克服了單一波段紅外系統(tǒng)獲取信息的局 限性，同時解決在中長波寬波段紅外光學(xué)系統(tǒng)中軸向色差和球差的校正問題，提高了目標(biāo) 的識別效率，降低了虛警率；
[0022] 3)結(jié)構(gòu)簡化：系統(tǒng)采用六片透鏡，引入兩個非球面，其余均為球面，大大降低了工