紅外雙波段諧衍射光學系統的製作方法
2023-06-12 14:44:36 1
專利名稱：紅外雙波段諧衍射光學系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種應用於軍用領域的紅外中/長波雙波段諧衍射光學系統，尤其涉及一種紅外雙波段諧衍射光學系統。
背景技術：
紅外輻射主要有近紅外(0. 75-2. 5um)、中紅外(3-5 u m)和遠紅外(8-14 y m)三個大氣窗ロ，傳統的單波段成像技術從單元到線陣及焦平面的發展已相當完善，但在獲取信息方面由於局限於單一波段，仍有很大不足。在軍事方面，對紅外系統探測和識別能力的要求不斷提高，加之現在各國的偵察與反偵察等技術的升級，單一波段的紅外系統已經很難滿足軍方的需求。例如美國第三代FLIR (Forward Looking Infrared,前視紅外儀)就明確提出實現雙波段成像，長波用來探測，中波用來識別。雙波段成像系統通常可以用兩種方式實現ー是用兩個分別響應不同波段的探測器，共物鏡分光路的方式；ニ是用ー個能響應兩個波段的探測器共光路系統構成。傳統的雙波段光學系統只能採用部分共光路系統，増加了系統的體積、重量和尺寸。諧衍射技術的發展為系統結構簡單化、輕型化、小型化提供了可靠的保障。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種紅外雙波段諧衍射光學系統，以克服單一波段紅外系統獲得信息的局限性，同時解決傳統雙波段光學系統結構複雜、體積和重量較大的問題。為實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案一種紅外雙波段諧衍射光學系統，該系統按光路走向依次由第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、平行平板、光闌和探測器組成，第一透鏡和第二透鏡均為彎月正透鏡，第二透鏡的第一面採用諧衍射透鏡，第三透鏡為彎月負透鏡，第四透鏡為雙凸正透鏡。第一透鏡與第二透鏡間隔14mm、第二透鏡與第三透鏡間隔I. 59mm、第三透鏡與第四透鏡間隔20. 59mm、第四透鏡與平行平板間隔9. 1mm、平行平板與光闌間隔2. 725mm、光闌與探測器保護窗ロ間隔19. 13mm。第一透鏡的材料為硒化鋅；第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、平行平板的材料為鍺。本實用新型的紅外雙波段諧衍射光學系統利用諧衍射元件實現雙波段成像，對中/長波兩個紅外波段成像，提高了目標的識別效率，降低虛警率；同時成像質量優；結構簡化系統僅採用4片透鏡，一面衍射透鏡面，其餘均為球面，大大降低了エ藝要求，結構緊湊、片數少、體積小、透過率高；光機裝調方便光路中的部件均為固定部件，裝調簡單，很大程度上降低了系統的裝調難度。
圖I是本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合具體的實施方式對本實用新型做進ー步介紹。如圖1所示為本實用新型的結構示意圖，該系統按光路走向依次由第一透鏡、第ニ透鏡、第三透鏡、第四透鏡、平行平板、光闌和探測器組成，第一透鏡和第二透鏡均為彎月正透鏡，第二透鏡的第一面採用諧衍射透鏡，第三透鏡為彎月負透鏡，第四透鏡為雙凸正透鏡。第一透鏡與第二透鏡間隔14mm、第二透鏡與第三透鏡間隔I. 59mm、第三透鏡與第四透鏡間隔20. 59mm、第四透鏡與平行平板間隔9. 1mm、平行平板與光闌間隔2. 725mm、光闌與探測器保護窗ロ間隔19. 13_。第一透鏡的材料為硒化鋅；第 二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、平行平板的材料為鍺。 本實用新型的工作原理和工作過程外界景物輻射依次按本實用新型所設置的透鏡系統經過，光通過諧衍射透鏡時所產生的最大相位差是4 (p=2)，中心波長為入0=8. 4 ii m,取m=2，m=4時對應波長入=8. 4 y m,入=4. 2 y m為系統的諧振波長,取3. 7 4. 8 ii m和7. 7 9. 5 ii m為工作波段，覆蓋的頻譜區衍射效率達80% ;有效焦距70. 3mm,系統總長限制在90mm以內；F數2 ;全視場內畸變彡0. 5% ;兩個波段範圍內中心視場處傳函都接近衍射極限，在161p/_時，全視場光學傳遞函數長波波段均大於0. 56，中波波段均大於0. 72 ;適用的探測器像素數320 X 256、像素大小30 y m，30 y m像元內長波邊緣視場的能量匯聚度為70%，而中波邊緣視場的能量匯聚度為82% ;邊緣視場長波波段色差均小於6 u m,中波波段色差均小於8 ii m。本實用新型的優點如下(I)雙波段成像同時對中/長波兩個紅外波段成像，提高了目標的識別效率，降
低虛警率。(2)成像質量優恰當選擇參數「P」和所設計的系統的中心波長「 巧妙地將諧衍射透鏡成功地引入紅外雙色系統的設計中，在兩個波段內同時滿足了系統的成像和校正像差要求，具有良好的消像差特性。(3)結構簡化系統僅採用4片透鏡，一面衍射透鏡面，其餘均為球面，大大降低了エ藝要求，結構緊湊、片數少、體積小、透過率高。(4)光機裝調方便光路中的部件均為固定部件，裝調簡單，很大程度上降低了系統的裝調難度。基於以上特點，本實用新型的紅外雙波段諧衍射光學系統在雙波段、多波段的光學成像系統中可實現高質量成像，具有重要的實用價值。
權利要求1.一種紅外雙波段諧衍射光學系統，其特徵在於該系統按光路走向依次由第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、平行平板、光闌和探測器組成，第一透鏡和第二透鏡均為彎月正透鏡，第二透鏡的第一面採用諧衍射透鏡，第三透鏡為彎月負透鏡，第四透鏡為雙凸正透鏡。
2.根據權利要求I所述的紅外雙波段諧衍射光學系統，其特徵在於第一透鏡與第二透鏡間隔14臟、第二透鏡與第三透鏡間隔I. 59mm、第三透鏡與第四透鏡間隔20. 59mm、第四透鏡與平行平板間隔9. 1_、平行平板與光闌間隔2. 725_、光闌與探測器保護窗口間隔.19. 13mm。
3.根據權利要求I所述的紅外雙波段諧衍射光學系統，其特徵在於第一透鏡的材料為硒化鋅；第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、平行平板的材料為鍺。
專利摘要本實用新型涉及一種紅外雙波段諧衍射光學系統，該系統按光路走向依次由第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、平行平板、光闌和探測器組成，第一透鏡和第二透鏡均為彎月正透鏡，第二透鏡的第一面採用諧衍射透鏡，第三透鏡為彎月負透鏡，第四透鏡為雙凸正透鏡。本實用新型的紅外雙波段諧衍射光學系統利用諧衍射元件實現雙波段成像，對中/長波兩個紅外波段成像，提高了目標的識別效率，降低虛警率；同時成像質量優；結構簡化系統僅採用4片透鏡，一面衍射透鏡面，其餘均為球面，大大降低了工藝要求，結構緊湊、片數少、體積小、透過率高；光機裝調方便光路中的部件均為固定部件，裝調簡單，很大程度上降低了系統的裝調難度。
文檔編號G02B1/00GK202421617SQ201120529449
公開日2012年9月5日 申請日期2011年12月17日 優先權日2011年12月17日
發明者劉環宇 申請人:中國航空工業集團公司洛陽電光設備研究所