专利名称：红外双视场无热化光学系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及红外光学成像、探测技术领域。
背景技术：
目前，由红外光学元件构成的红外光学系统的应用非常广泛，例如红外探测器、红 外成像仪等，某些红外光学系统的工作环境的温度变化范围比较大，温度变化时其红外光 学元件的曲率、厚度和间隔都发生变化，元件基体材料的折射率及所在介质的折射率也将 发生变化，由于红外光学元件所用的红外光学材料的折射率温度系数较大，比可见光材料 大一个或两个数量级。因此环境温度变化对红外光学元件的影响显得尤为严重，为克服温 度影响，根据仪器的特点和使用场合的不同，出现了多种温度补偿的方法。可归纳为主动 式、被动式和混合式三大类，主动式采用手动、机械或机电等方式对补偿机构进行调节；被 动式则利用机械、机电或光学等方式实现像面离焦的自动补偿；混合式则在被动式的基础 上辅助以主动调节装置，使系统离焦得到更好的补偿。其中光学被动补偿方式由于其结构 相对简单、尺寸小重量轻、系统可靠性高等特点，受到极大的重视。近年来，衍射光学元件在 理论和工艺方面取得的进展，对于折衍混合系统来说，由于衍射元件独特温度特性，在合理 分配光焦度的情况下，可以实现结构简单的光学被动温度补偿。某些应用中，要求红外光学 系统的视场能够实现宽、窄双视场调节，目前尚未出现被动无热化的双视场红外光学系统。

实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种能够在宽温度范围(-4(TC +6(TC )内，无需进 行调焦补偿，均能保证优良像质的红外双视场无热化光学系统。 本实用新型的技术方案是一种红外无热化双视场光学系统，包括沿光入射方向 顺序同轴设置的前固定透镜组、可沿轴向前后移动到宽窄视场预设位置的变倍透镜组、后 固定透镜组；所述后固定透镜组包括两个以上的沿光入射方向顺序同轴固定设置的后固定 透镜，其中至少一个后固定透镜为具有衍射面的折衍混合透镜。 所述的折衍混合透镜具有两个，其中靠近变倍透镜组的那个折衍混合透镜的朝向 入射光来向的表面为衍射面，远离变倍透镜组的那个折衍混合透镜的背向入射光来向的表 面为衍射面。 本实用新型的光学系统利用物像共轭原理，仅需移动变倍透镜组就能实现双视场 的转换，系统构型简单；而且在后固定透镜组中设置折衍混合透镜，充分利用折衍混合光学 元件具有负色散、负的衍射热常量、正光焦度的特点，并利用不同透射材料的温度特性，将 透镜材料的热常数和镜筒材料的热膨胀系数配合起来，使温度变化时透镜的离焦正好和镜 筒的热胀导致的像面移动相一致，实现了系统对宽环境温度范围内(-40°C +60°C)的自 适应，无热化功能。本实用新型将变焦原理与衍射光学原理相结合，实现了双视场光学系统 在宽温度范围内的被动光学热补偿。有效的简化了光学系统结构、縮小体积、易于装调，并 获得了优良成像质量。

图1是本实用新型的光学系统应用于探测器的窄视场光路示意图； 图2是本实用新型的光学系统应用于探测器的宽视场光路示意图。
具体实施方式如图1、图2所示，该光路示意图是将变焦原理与衍射光学原理相结合，实现一定 温度范围内双视场无热化光学系统的原理图。本实用新型的光学系统包括沿光入射方向顺 序同轴设置的前固定透镜组1、可沿轴向前后移动的变倍透镜组2、后固定透镜组3。当变倍 透镜组2沿轴向移动到图1所示A位置时，前固定透镜组1、变倍透镜组2 (处于图1所示A 位置)、后固定透镜组3构成系统宽视场光路，成像在探测器焦平面4上。当变倍透镜组2 沿轴向移动到图2所示B位置时，前固定透镜组1、变倍透镜组2 (处于图2所示B位置)、 后固定透镜组3构成系统宽视场光路，成像在探测器的焦平面4上。 光学系统中的后固定透镜组3包括第一、第二、……第六共六个沿光入射方向顺 序同轴固定设置的后固定透镜，其中第一、第四后固定透镜5、6为折衍混合透镜，第一后固 定透镜5的朝向入射光来向的前表面具有衍射面，第四后固定透镜6的背向入射光来向的 后表面具有衍射面，两个折衍混合透镜的透镜材料为锗，两个折衍混合透镜的前、后表面组 合构成光学系统的衍射面。由于衍射面的存在，使本实用新型光学系统在成像时的热差和 像差均得到了很好的校正，成像质量在高低温下都接近了衍射极限，实现了较宽温度范围 内的双视场光学系统的无热化。
权利要求一种红外无热化双视场光学系统，其特征在于包括沿光入射方向顺序同轴设置的前固定透镜组、可沿轴向前后移动到宽窄视场预设位置的变倍透镜组、后固定透镜组；所述后固定透镜组包括两个以上的沿光入射方向顺序同轴固定设置的后固定透镜，其中至少一个后固定透镜为具有衍射面的折衍混合透镜。
2. 根据权利要求1所述的红外无热化双视场光学系统，其特征在于所述的折衍混合透镜具有两个，其中靠近变倍透镜组的那个折衍混合透镜的朝向入射光来向的表面为衍射面，远离变倍透镜组的那个折衍混合透镜的背向入射光来向的表面为衍射面。
专利摘要本实用新型公开了一种红外无热化双视场光学系统，包括沿光入射方向顺序同轴设置的前固定透镜组、可沿轴向前后移动到宽窄视场预设位置的变倍透镜组、后固定透镜组；所述后固定透镜组包括两个以上的沿光入射方向顺序同轴固定设置的后固定透镜，其中至少一个后固定透镜为具有衍射面的折衍混合透镜。本实用新型将变焦原理与衍射光学原理相结合，实现了双视场光学系统在宽温度范围内的被动光学热补偿。有效的简化了光学系统结构、缩小体积、易于装调，并获得了优良成像质量。
文档编号G01V8/10GK201514508SQ20092030529
公开日2010年6月23日 申请日期2009年6月29日 优先权日2009年6月29日
发明者张良 申请人:中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所