一种红外大视场宽谱段多光谱成像光谱仪光学系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115524835A(43)申请公布日2022.12.27(21)申请号202211164199.2(22)申请日2022.09.23(71)申请人昆明物理研究所地址650221云南省昆明市五华区教场东路31号(72)发明人毛怡憬王海洋贾星蕊钱思婷杨开宇杨静龚瑞辛雪倩周明状(74)专利代理机构昆明今威专利商标代理有限公司53115专利代理师赛晓刚(51)Int.Cl.G02B13/14(2006.01)G02B13/18(2006.01)G02B13/06(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称一种红外大视场宽谱段多光谱成像光谱仪光学系统(57)摘要本发明公开了一种红外大视场宽谱段多光谱成像光谱仪光学系统，该系统从物面到焦面依次同轴排列为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和滤光片轮；第一透镜和第四透镜为弯月正透镜，第二透镜、第三透镜和第五透镜为弯月负透镜，第六透镜为双凸正透镜。本发明采用常见的硫系和硒化锌晶体红外材料，通过优化各表面的面型参数以及采用非球面能够对像差和色差进行校正，实现了在2.5μm～15μm宽波段范围内的高质量成像，具有大视场、小畸变、无热化和超长后截距等特点，易于生产装调，通用性强，可应用于化学有害气体的监测、环境保护、农业和食品安全、医疗与健康和司法鉴定等领域。CN115524835ACN115524835A权利要求书1/2页1.一种红外大视场宽谱段多光谱成像光谱仪光学系统，包括红外探测器，其特征在于：上述系统沿光线传播方向按顺序依次包括物镜第一透镜(1)、物镜第二透镜(2)、物镜第三透镜(3)、物镜第四透镜(4)、物镜第五透镜(5)、物镜第六透镜(6)和滤光片轮(7)；所述的物镜第一透镜(1)为凹面朝向物方的正光焦度弯月形透镜，物镜第二透镜(2)为凹面朝向物方的负光焦度弯月形透镜，物镜第三透镜(3)为凹面朝向物方的负光焦度弯月形透镜，物镜第四透镜(4)为凹面朝向物方的正光焦度弯月形透镜，物镜第五透镜(5)为凹面朝向像方的负光焦度的弯月形透镜，物镜第六透镜(6)为正光焦度的双凸透镜；所述物镜第一透镜(1)的后表面、物镜第二透镜(2)的前后表面、物镜第三透镜(3)的后表面、物镜第四透镜(4)的前表面、物镜第五透镜(5)的前表面及物镜第六透镜(6)的前表面为非球面；所述物镜第一透镜(1)的前表面、物镜第三透镜(3)的前表面、物镜第四透镜(4)的后表面、物镜第五透镜(5)的后表面及物镜第六透镜(6)的后表面为球面。2.根据权利要求1所述的红外大视场宽谱段多光谱成像光谱仪光学系统，其特征在于：所述的物镜第一透镜(1)、物镜第二透镜(2)、物镜第三透镜(3)、物镜第四透镜(4)、物镜第五透镜(5)和物镜第六透镜(6)的焦距f1、f2、f3、f4、f5和f6与所述光学系统总焦距f的相互关系分别为:3.1＜f1/f＜5.2；‑3.5＜f2/f＜‑2.1；‑2.2＜f3/f＜‑1.3；1.1＜f4/f＜1.8；‑6.5＜f5/f＜‑3.8；1.1＜f6/f＜1.8。3.如权利要求1所述的红外大视场宽谱段多光谱成像光谱仪光学系统，其特征在于：所述物镜第六透镜(6)与探测器窗口间的距离范围为5mm～32mm。4.如权利要求1所述的红外大视场宽谱段多光谱成像光谱仪光学系统，其特征在于：所述滤光片轮(7)与像面间的距离为10mm～30mm。5.如权利要求1所述的红外大视场宽谱段多光谱成像光谱仪光学系统，其特征在于：所述的物镜第一透镜(1)、物镜第二透镜(2)、物镜第五透镜(5)和滤光片轮(7)的材料为硒化锌、硫化锌或者砷化镓；所述物镜第三透镜(3)、物镜第四透镜(4)和物镜第六透镜(6)的材料为硫系玻璃。6.如权利要求1所述的红外大视场宽谱段多光谱成像光谱仪光学系统，其特征在于：所述非球面形式为：式中：Z表示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；c为曲率半径，k为圆锥系数，A、B、C、D为高次非球面系数。7.如权利要求1‑6任一项所述的红外大视场宽谱段多光谱成像光谱仪光学系统，其特征在于：所述光学系统视场为30.5°×24.6°。8.如权利要求1‑6任一项所述的红外大视场宽谱段多光谱成像光谱仪光学系统，其特征在于：所述光学系统在‑50℃～+80℃被动无热化消热差。9.如权利要求1‑6任一项所述的红外大视场宽谱段多光谱成像光谱仪光学系统，其特2CN115524835A权利要求书2/2页征在于：所述光学系统的工作波段为2.5μm～15μm。10.如权利要求1‑6任一项所述的红外大视场宽谱段多光谱成像光谱仪光学系统，其特征在于：所述红外探测器采用640×512@17μm、640×512@12μm、1