一种工作于远红外波段的光学系统及光学镜头的制作方法

本申请涉及透镜领域，具体涉及一种工作于远红外波段的光学系统及光学镜头。

背景技术：

1、由于工作于远红外波段的光学系统能够良好地适应雨、夜、雾等工作环境，因此其被广泛应用于车载、安防等领域。而相关技术中所提供的工作于远红外波段的光学系统，难以同时兼顾光学系统对于良好成像质量、小体积、充分消热差以及高透镜可加工性的要求。

技术实现思路

1、本申请的一个目的在于提出一种工作于远红外波段的光学系统及光学镜头，以兼顾光学系统对于良好成像质量、小体积、充分消热差以及高透镜可加工性的要求。

2、根据本申请实施例的一方面，公开了一种工作于远红外波段的光学系统，沿所述光学系统的光轴，由所述光学系统的物侧至所述光学系统的像侧依次包括：第一硫系折射透镜、超透镜、第二硫系折射透镜；所述第一硫系折射透镜与所述第二硫系折射透镜均为正透镜；所述超透镜包括基底以及超结构单元，所述超结构单元中设有微纳结构；所述光学系统满足如下以1/mm为单位的条件：

3、0.25≤n*(|c1|+|c2|)≤2.01

4、其中，当n为所述第一硫系折射透镜的折射率时，c1为所述第一硫系折射透镜朝向物侧的前表面的曲率，c2为所述第一硫系折射透镜朝向像侧的后表面的曲率；当n为所述第二硫系折射透镜的折射率时，c1为所述第二硫系折射透镜朝向物侧的前表面的曲率，c2为所述第二硫系折射透镜朝向像侧的后表面的曲率。

5、在本申请的一示例性实施例中，本申请所提供的光学系统还满足如下以飞秒fs为单位的条件：

6、

7、其中，gd为所述微纳结构的群时延，v为所述第一硫系折射透镜的阿贝数或者所述第二硫系折射透镜的阿贝数。

8、在本申请的一示例性实施例中，所述第一硫系折射透镜与所述第二硫系折射透镜均为球面透镜；本申请所提供的光学系统还满足如下以rad/mm2为单位的条件：

9、

10、其中，m为所述超透镜所提供相位的斜率绝对值的最大值，f1为所述第一硫系折射透镜的有效焦距，f2为所述第二硫系折射透镜的有效焦距。

11、在本申请的一示例性实施例中，本申请所提供的光学系统还满足如下条件：

12、

13、其中，h2为所述第二硫系折射透镜的光学有效口径，bfl为所述光学系统的后焦距。

14、在本申请的一示例性实施例中，所述微纳结构为正微纳结构，或者，为负微纳结构。

15、在本申请的一示例性实施例中，所述超透镜包括至少一层所述超结构单元。

16、在本申请的一示例性实施例中，所述光学系统设有与所述超透镜相邻的光阑；所述光阑设于所述超透镜的表面上，或者，所述光阑与所述超透镜间隔设置。

17、在本申请的一示例性实施例中，所述第一硫系折射透镜的前表面为凸面，所述第一硫系折射透镜的后表面为凹面；所述第二硫系折射透镜的前表面为凹面，所述第二硫系折射透镜的后表面为凸面。

18、根据本申请实施例的一方面，公开了一种工作于远红外波段的光学镜头，所述光学镜头包括：镜筒；设于所述镜筒内部的压圈、第一隔圈、第二隔圈以及如上述任一实施例所提供的光学系统；

19、所述压圈抵住所述第一硫系折射透镜的前表面；所述第一隔圈抵住所述超透镜朝向物侧的前表面；所述第二隔圈抵住所述第二硫系折射透镜的前表面。

20、在本申请的一示例性实施例中，所述光学镜头还包括：窗口玻璃、设于所述光学系统的像面的成像探测器；所述窗口玻璃设于所述第二硫系折射透镜与所述成像探测器之间。

21、本申请实施例所提供的光学系统中，沿光学系统的光轴，由光学系统的物侧至光学系统的像侧依次包括：第一硫系折射透镜、超透镜、第二硫系折射透镜。通过第一硫系折射透镜、超透镜以及第二硫系折射透镜的共同配合，本申请所提供的光学系统能够具有良好的成像质量。并且，由于超透镜的厚度远小于传统透镜的厚度，因此相比于相关技术中至少使用了三片传统透镜的光学系统，本申请所提供的光学系统，体积得以极大缩减。进一步的，本申请所提供的光学系统满足如下条件：0.25≤n*(|c1|+|c2|)≤2.01；其中，当n为第一硫系折射透镜的折射率时，c1为第一硫系折射透镜朝向物侧的前表面的曲率，c2为第一硫系折射透镜朝向像侧的后表面的曲率；当n为第二硫系折射透镜的折射率时，c1为第二硫系折射透镜朝向物侧的前表面的曲率，c2为第二硫系折射透镜朝向像侧的后表面的曲率。通过该条件的约束，充分地对光学系统进行消热差的同时，保证了折射透镜具有良好的可加工性，还使得折射透镜能够充分地聚焦光线，进而使得光学系统能够具有良好的成像质量。综上可见，本申请所提供的光学系统，同时兼顾了光学系统对于良好成像质量、小体积、充分消热差以及高透镜可加工性的要求。

22、本申请的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本申请的实践而习得。

23、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

技术特征：

1.一种工作于远红外波段的光学系统，其特征在于，沿所述光学系统的光轴，由所述光学系统的物侧至所述光学系统的像侧依次包括：第一硫系折射透镜、超透镜、第二硫系折射透镜；所述第一硫系折射透镜与所述第二硫系折射透镜均为正透镜；所述超透镜包括基底以及超结构单元，所述超结构单元中设有微纳结构；所述光学系统满足如下以1/mm为单位的条件：

2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还满足如下以飞秒fs为单位的条件：

3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一硫系折射透镜与所述第二硫系折射透镜均为球面透镜；所述光学系统还满足如下以rad/mm2为单位的条件：

4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还满足如下条件：

5.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述微纳结构为正微纳结构，或者，为负微纳结构。

6.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述超透镜包括至少一层所述超结构单元。

7.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统设有与所述超透镜相邻的光阑；所述光阑设于所述超透镜的表面上，或者，所述光阑与所述超透镜间隔设置。

8.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一硫系折射透镜的前表面为凸面，所述第一硫系折射透镜的后表面为凹面；所述第二硫系折射透镜的前表面为凹面，所述第二硫系折射透镜的后表面为凸面。

9.一种工作于远红外波段的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头包括：镜筒；设于所述镜筒内部的压圈、第一隔圈、第二隔圈以及如权利要求1-8任一项所述的光学系统；

10.根据权利要求9所述的光学镜头，其特征在于，所述光学镜头还包括：窗口玻璃、设于所述光学系统的像面的成像探测器；所述窗口玻璃设于所述第二硫系折射透镜与所述成像探测器之间。

技术总结
本申请提供了一种工作于远红外波段的光学系统及光学镜头，沿光轴，由物侧至像侧依次包括：第一硫系折射透镜、超透镜、第二硫系折射透镜；第一硫系折射透镜与第二硫系折射透镜均为正透镜；超透镜包括基底以及超结构单元，超结构单元中设有微纳结构；光学系统满足如下以1/mm为单位的条件：0.25≤n*(|C<subgt;1</subgt;|+|C<subgt;2</subgt;|)≤2.01；其中，当n为第一硫系折射透镜的折射率时，C<subgt;1</subgt;为第一硫系折射透镜的前表面的曲率，C<subgt;2</subgt;为第一硫系折射透镜的后表面的曲率；当n为第二硫系折射透镜的折射率时，C<subgt;1</subgt;为第二硫系折射透镜的前表面的曲率，C<subgt;2</subgt;为第二硫系折射透镜的后表面的曲率。本申请所提供光学系统，能够同时兼顾光学系统对于良好成像质量、小体积、充分消热差以及高透镜可加工性的要求。

技术研发人员：赵小波,赵梓良,郝成龙,谭凤泽,朱健
受保护的技术使用者：深圳迈塔兰斯科技有限公司
技术研发日：20230928
技术公布日：2024/5/9