一种红外成像系统的制作方法

本申请涉及红外成像，具体涉及一种红外成像系统。

背景技术：

1、长波、短焦、广角、无热化红外成像系统在军民领域方面得到了广泛的应用，例如：人体测温、安防监控、无人机航拍等领域，尤其是在大范围场景中捕捉目标成像时，其具有无可替代的优势。

2、但是焦距短、角度大的光学系统，其本身照度均匀性下降较快，并且在环境温度变化时，光学系统的成像性能会大幅度下降；因而通常需要采用调焦形式的结构来提高其成像性能，这就导致其在使用方面不如光学被动无热化系统便捷。

3、现有技术中的红外长波广角系统普遍存在热离焦(是指空间光学遥感器在轨运行时产生的离焦现象，其会导致光学系统波像差增大)、系统空间占用过大，视场角相对较小、分辨率不高等问题，进而导致在机载等狭小空间设备中使用不便。现有技术中，在温度进行变化的时候，需要调整镜片位置进行补偿才可以清晰成像，但无法实现被动无热化。因此，亟需设计一种无热化、无热离焦、大视场角、高分辨率、占用空间更小的红外成像系统。

技术实现思路

1、本申请的目的是针对以上问题，提供一种红外成像系统，包括：

2、沿第一方向排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜；

3、所述第一透镜的前表面为球面，后表面为非球面；

4、所述第二透镜的前表面为复合面，所述复合面包括非球面，以及以所述非球面作为基底，形成于所述非球面上的衍射面，后表面是球面；

5、所述第三透镜的前表面为非球面，后表面为球面；

6、所述红外成像系统还包括设于所述第三透镜一侧的红外探测器，所述红外探测器包括焦平面探测器窗口，所述焦平面探测器窗口与所述第三透镜同轴设置。

7、根据本申请实施例提供的技术方案，所述第二透镜的材料为硫系玻璃。

8、根据本申请实施例提供的技术方案，所述第一透镜、所述第二透镜与所述第三透镜中的非球面表面的高度分布由下式表示：

9、

10、式中：z为非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距离非球面顶点的距离矢高；

11、c为非球面的曲率；

12、k为圆锥系数；

13、a1、a2、a3、a4、a5、a6为高次非球面系数。

14、根据本申请实施例提供的技术方案，所述第二透镜的衍射面的相位分布被表示为：

15、φ＝a1ρ2+a2ρ4

16、式中：φ代表衍射面的相位；

17、ρ＝r/rn，rn为衍射面的规划半径；

18、ρ4、ρ2代表归一化径向坐标；

19、a1、a2为衍射面的相位系数。

20、根据本申请实施例提供的技术方案，所述第一透镜前表面的曲率为16.8，其中心厚度为3.9mm。

21、根据本申请实施例提供的技术方案，所述第二透镜的后表面曲率为-100.5，其中心厚度为4mm。

22、根据本申请实施例提供的技术方案，所述第三透镜的后表面曲率为60.7，其中心厚度为1.8mm。

23、根据本申请实施例提供的技术方案，所述第一透镜与所述第二透镜之间的距离为10.6mm，所述第二透镜与所述第三透镜之间的距离为5.6mm，所述第三透镜与探测器窗口之间的距离为7mm。

24、与现有技术相比，本申请的有益效果：本申请的红外成像系统，包括沿第一方向排列的第一透镜、第二透镜与第三透镜，第一透镜的前表面为球面，后表面为非球面，第二透镜的前表面为复合面，复合面包括作为基底的非球面，以及形成于非球面上的衍射面，后表面为球面，第三透镜的前表面为非球面，后表面均为非球面，还包括设于第三透镜一侧的红外探测器，其焦平面探测器窗口与第三透镜同轴设置；

25、本申请通过非球面的第一透镜和具有衍射面的第二透镜，可以实现对不同波长的光线进行精确控制和汇聚，因为非球面透镜可以通过改变光线的形状来控制光线在透镜轴外的入射角，从而更好的聚焦和再现图像，第一透镜的前表面为球面，后表面均为非球面，可以更好的适应不同波长的光线，实现对光线的精确控制和汇聚，对于红外长波广角系统来说，非球面设计可以更好的适应红外光线的特性，从而提供高质量的成像性能，避免出现热离焦的现象；衍射面设计的第二透镜则可以控制透镜的孔径光束，使得光线能够更好的汇聚并减少衍射效应的影响，并且在狭小的空间内能够形成更广泛的视场角，这有助于提高系统的分辨率和成像质量，同时，非球面的第三透镜可以进一步减少像差的影响，提高成像质量，其可以进一步控制和汇聚光线，使其更加清晰，准确，从而减少像差的影响，和红外探测器的设置可以进一步减少像差的影响，提高成像质量，而无需频繁更换滤光片，减少了系统的占用空间。

技术特征：

1.一种红外成像系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的红外成像系统，其特征在于，所述第二透镜(102)的材料为硫系玻璃。

3.根据权利要求1所述的红外成像系统，其特征在于，所述第一透镜(101)、所述第二透镜(102)与所述第三透镜(103)中的非球面表面的高度分布由下式表示：

4.根据权利要求1所述的红外成像系统，其特征在于，所述第二透镜(102)的衍射面的相位分布被表示为：

5.根据权利要求1所述的红外成像系统，其特征在于，所述第一透镜(101)前表面的曲率为16.8，其中心厚度为3.9mm。

6.根据权利要求1所述的红外成像系统，其特征在于，所述第二透镜(102)的后表面曲率为-100.5，其中心厚度为4mm。

7.根据权利要求1所述的红外成像系统，其特征在于，所述第三透镜(103)的后表面曲率为60.7，其中心厚度为1.8mm。

8.根据权利要求1所述的红外成像系统，其特征在于，所述第一透镜(101)与所述第二透镜(102)之间的距离为10.6mm，所述第二透镜(102)与所述第三透镜(103)之间的距离为5.6mm，所述第三透镜(103)与探测器窗口之间的距离为7mm。

技术总结本申请提供一种红外成像系统，包括：沿第一方向排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜；第一透镜的前表面为球面，后表面均为非球面；所述第二透镜的前表面为非球面与衍射面形成的复合面，后表面为非球面；所述第三透镜的前表面均为非球面，后表面为球面；所述红外成像系统还包括设于所述第三透镜一侧的红外探测器，所述红外探测器包括焦平面探测器窗口，所述焦平面探测器窗口与所述第三透镜同轴设置；通过本申请的结构，可以在狭小的空间内能够形成更广泛的视场角，这有助于提高系统的分辨率和成像质量，同时，非球面的第三透镜可以进一步减少像差的影响，提高成像质量，其可以进一步控制和汇聚光线，使其更加清晰，准确，从而减少像差的影响。技术研发人员：李笑天,路文灿,李文轩受保护的技术使用者：河北蓝思泰克光电科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/12