一種應用硫系玻璃的紅外中繼轉像鏡頭的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鏡頭，特別是涉及一種應用硫系玻璃的長波紅外中繼轉像鏡頭。
【背景技術】
[0002] 使用中繼轉像系統(tǒng)的目的是將一個位置的像轉換到另一個位置上，中繼轉像鏡頭 用于擴展成像系統(tǒng)或翻轉圖像，適用于各種成像應用中，例如內窺鏡、步槍瞄準、潛望鏡系 統(tǒng)，以及顯微鏡和軍用紅外成像系統(tǒng)中等等。中繼轉像鏡頭使用陣列或成像透鏡放置在目 鏡后面，旨在延伸成像系統(tǒng)的長度，或在無法接近要查看的物體的情況下安裝。
[0003] 常規(guī)的紅外鏡頭的材料包括鍺、硫化鋅、硒化鋅等。這些材料一方面制備成本極 高，不利于民用市場的大規(guī)模推廣，另一方面只能采用昂貴費時的單點金剛石車削技術加 工高品質成像所需要的球面或非球面鏡頭。此外，常規(guī)紅外材料種類不多，折射率、折射率 溫度系數(shù)、阿貝常數(shù)、熱膨脹系數(shù)等關乎光學系統(tǒng)消色差、熱差的光學參數(shù)選擇也較為有 限。因此，也為紅外成像系統(tǒng)的鏡頭設計帶來了不少局限性。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種應用硫系玻璃的長波紅外中繼轉像鏡頭。
[0005] 本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種應用硫系玻璃的紅外中繼轉 像鏡頭，包括沿光軸從物方到像方相互間隔的第一粘合透鏡和第二粘合透鏡，其特征在于： 所述第一粘合透鏡由第一鏡片和第二鏡片粘合而成，所述第二粘合透鏡由第三鏡片和第四 鏡片粘合而成，所述第一鏡片為正光焦度的彎月形鏡片，第二鏡片為負光焦度的彎月形鏡 片，第三鏡片為負光焦度的彎月形鏡片，第四鏡片為正光焦度的彎月形鏡片。
[0006] 所述第一鏡片和第四鏡片相對稱，所述第二鏡片和第三鏡片相對稱。
[0007] 優(yōu)選地，上述第一、第二、第三和第四鏡片滿足以下條件：
[0008] 〇.8<^<〇.9,4< If12Zf1I <5, If11I < If12Uf11I = If22Uf12I = If21I, 4< If21/f2|> |&2|，其中匕412、匕和匕2分別為第一、第 二、第三和第四鏡片的焦距，^和f2分別為第一粘合透鏡和第二粘合透鏡的焦距。
[0009] 優(yōu)選地，所述第一粘合透鏡與第二粘合透鏡之間設有光闌，所述光闌為第一粘合 透鏡與第二粘合透鏡之間的對稱中心。
[0010] 優(yōu)選地，第一粘合透鏡和第二粘合透鏡均分別由鍺材料和硫系玻璃材料粘合而 成。
[0011] 優(yōu)選地，該鏡頭的物距和像距均為170mm。
[0012] 優(yōu)選地，該鏡頭的物高和像高均為80mm。
[0013] 作為本發(fā)明的可選實施例，所述第一鏡片和第四鏡片為鍺材料，該第二鏡片和第 三鏡片為硫系玻璃材料；或者所述第二鏡片和第三鏡片為鍺材料，該第一鏡片和第四鏡片 為硫系玻璃材料。
[0014] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于采用近年新出現(xiàn)的紅外材料一一硫系玻璃替 代常規(guī)紅外材料制備鏡片，制備工藝較為經濟方便，從而顯著降低制作高成像品質紅外鏡 頭的時間和經濟成本，通過合理的組分優(yōu)化，可以有針對性地設計制備具有特殊折射率、折 射率溫度系數(shù)等光學參數(shù)的硫系玻璃，有效地拓展了紅外光學成像系統(tǒng)的設計自由度。本 發(fā)明應用硫系玻璃長波紅外中繼轉像鏡頭，具有較好的光學性能，實現(xiàn)了 8~12 μ m波長范 圍內1 :1中繼轉像。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明實施例的紅外中繼轉像鏡頭的結構示意圖。
[0016] 圖2是本發(fā)明實施例的紅外中繼轉像鏡頭在中心視場時的MTF圖。
[0017] 圖3是本發(fā)明實施例的紅外中繼轉像鏡頭在像高28mm時的MTF圖。
[0018] 圖4是本發(fā)明實施例的紅外中繼轉像鏡頭在像高40mm時的MTF圖。
[0019] 圖5是本發(fā)明實施例的紅外中繼轉像鏡頭的色差曲線圖。
[0020] 圖6a、6b、6c是本發(fā)明實施例的紅外中繼轉像鏡頭在物高分別為0、56mm、80mm時 的點列圖。
【具體實施方式】
[0021] 以下結合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0022] 本發(fā)明實施例的長波紅外中繼轉像鏡頭，如圖1所示，包括相互間隔設置的第一 粘合透鏡1、光闌3和第二粘合透鏡2,沿光軸從物方到像方，第一粘合透鏡1由第一鏡片El 和第二鏡片E2粘合而成，第二粘合透鏡2由第三鏡片E3和第四鏡片E4粘合而成，第一鏡 片El為正光焦度的彎月形鏡片，第二鏡片E2為負光焦度的彎月形鏡片，第三鏡片E3為負 光焦度的彎月形鏡片，第四鏡片E4為正光焦度的彎月形鏡片。第一鏡片El和第四鏡片E4 為對稱結構，第二鏡片E2和第三鏡片E3為對稱結構，光闌3為系統(tǒng)對稱中心，即第一粘合 透鏡1和第二粘合透鏡2的對稱中心。
[0023] 并且上述四片鏡片的光學參數(shù)滿足以下關系式：
[0024] 0.8<f11/f1<0.9,4< If12Zf1I <5, |fn| < If12Uf11I = If22Uf12I = If21I, 4< If21/f2|> |&2|，其中匕412、匕和匕2分別為第一、第 二、第三和第四鏡片的焦距，匕和f2分別為第一粘合透鏡1和第二粘合透鏡2的焦距。
[0025] 其中第一鏡片El和第四鏡片E4為鍺（Ge)材料，第二鏡片E2和第三鏡片E3 為硫系玻璃材料GASIR2,其中GASIR2為法國Umicore公司銷售的硫系玻璃，其組分為 Ge2QSb15Se65，當然也可以采用其他硫系玻璃材料。材料也可互相替換，例如第一、四鏡片為 硫系玻璃材料，第二、三鏡片為Ge材料也可。
[0026] 本發(fā)明的鏡頭采用不同外形的鏡片組合以及利用合理光焦度分配實現(xiàn)1 :1長波 紅外中繼轉像的功能，而且該鏡頭可對像高為80mm的物體1 :1等比轉像。光學焦距為 120mm，調制傳遞函數(shù)接近衍射極限。各鏡片的焦度關系合理限定在一定范圍且系統(tǒng)簡單， 硫系玻璃可利用模壓技術減小鏡片制備難度，并且可以使得各種光學像差達到平衡，實現(xiàn) 接近衍射極限的成像質量，使光學性能更加優(yōu)異。通過選擇具備特定阿貝常數(shù)、特定dn/dt 關系的硫系玻璃以及鍺材料組合