本申請涉及光學系統(tǒng)領域，尤其涉及一種遠紅外光學系統(tǒng)及遠紅外光學鏡頭。

背景技術：

1、現(xiàn)有技術中，在遠紅外領域已經(jīng)出現(xiàn)成像質量較佳的光學系統(tǒng)，但其大多通過使用鍺材料以及設置多片非球面面形來實現(xiàn)，鍺材料的價格較高和非球面透鏡加工難度較大導致光學系統(tǒng)的生產(chǎn)成本較高，并且，光學系統(tǒng)體積仍然相對較大，上述缺點導致其仍存在提升空間。

技術實現(xiàn)思路

1、針對上述技術問題，本申請實施例提供了一種遠紅外光學系統(tǒng)及遠紅外光學鏡頭，旨在解決現(xiàn)有技術中的遠紅外光學系統(tǒng)無法同時兼顧較佳的成像質量，較低的生產(chǎn)成本和較小的體積的問題。

2、根據(jù)本申請實施例的一方面，公開了一種遠紅外光學系統(tǒng)，所述遠紅外光學系統(tǒng)沿光軸由物側至像側依次包括：第一非球面透鏡、超透鏡和第二非球面透鏡，所述第一非球面透鏡為負透鏡，所述第一非球面透鏡靠近所述物側的面和所述第一非球面透鏡靠近所述像側的面均凸向所述物側；所述第二非球面透鏡為正透鏡，所述第二非球面透鏡靠近所述物側的面和所述第二非球面透鏡靠近所述像側的面均凸向所述像側；

3、其中，所述超透鏡包括基底和微納結構，所述微納結構分別設置于所述基底朝向所述物側的面和所述基底朝向所述像側的面；所述超透鏡靠近所述物側的面為前表面，所述超透鏡靠近所述像側的面為后表面，所述超透鏡的前表面的光焦度與所述超透鏡的后表面的光焦度的正負相反，且所述超透鏡的光焦度為正。

4、在一些實施例中，所述遠紅外光學系統(tǒng)滿足：其中，所述f為所述遠紅外光學系統(tǒng)的有效焦距，所述fov為所述遠紅外光學系統(tǒng)的最大視場角，所述d為所述遠紅外光學系統(tǒng)的入瞳直徑，所述ttl為所述遠紅外光學系統(tǒng)的光學總長。

5、在一些實施例中，所述遠紅外光學系統(tǒng)滿足：其中，所述bfl為所述遠紅外光學系統(tǒng)的光學后焦距，所述fw為所述遠紅外光學系統(tǒng)的工作f數(shù)，所述d為所述遠紅外光學系統(tǒng)的入瞳直徑，所述ttl為所述遠紅外光學系統(tǒng)的光學總長。

6、在一些實施例中，所述遠紅外光學系統(tǒng)滿足：其中，所述d1為所述第一非球面透鏡的有效孔徑，所述fg1為所述第一非球面透鏡的近軸焦距，所述d2為所述第二非球面透鏡的有效孔徑，所述fg2為所述第二非球面透鏡的近軸焦距。

7、在一些實施例中，所述遠紅外光學系統(tǒng)滿足：其中，所述為所述超透鏡的前表面和所述超透鏡的后表面中的任意一個的相位分布，所述為所述超透鏡的前表面和所述超透鏡的后表面中的另一個的相位分布，所述r為所述超透鏡的有效區(qū)域內任意一點與所述超透鏡的中心之間的距離。

8、在一些實施例中，所述遠紅外光學系統(tǒng)滿足：其中，所述f為所述遠紅外光學系統(tǒng)的有效焦距，所述fm為所述超透鏡的焦距。

9、在一些實施例中，所述遠紅外光學系統(tǒng)滿足：其中，所述d2為第二非球面透鏡的有效孔徑，所述ct2為所述第二非球面透鏡的中心厚度，所述fw為所述遠紅外光學系統(tǒng)的工作f數(shù)，所述d為所述遠紅外光學系統(tǒng)的入瞳直徑，所述fov為所述遠紅外光學系統(tǒng)的最大視場角。

10、在一些實施例中，所述遠紅外光學系統(tǒng)滿足：其中，所述nf為第一非球面透鏡的折射率，所述epd為所述遠紅外光學系統(tǒng)的出瞳直徑，所述fov為所述遠紅外光學系統(tǒng)的最大視場角，所述rf1為所述第一非球面透鏡靠近所述物側的面的曲率半徑。

11、在一些實施例中，所述遠紅外光學系統(tǒng)滿足：其中，所述rl1為所述第二非球面透鏡靠近所述物側的面的曲率半徑，所述rl2為所述第二非球面透鏡靠近所述像側的面的曲率半徑，所述kl1為所述第二非球面透鏡靠近所述物側的面的圓錐系數(shù)，所述kl2為所述第二非球面透鏡靠近所述像側的面的圓錐系數(shù)。

12、在一些實施例中，所述遠紅外光學系統(tǒng)滿足：其中，所述ttl為所述遠紅外光學系統(tǒng)的光學總長，所述d2為所述第二非球面透鏡的有效孔徑，所述ct1為所述第一非球面透鏡的中心厚度，所述ct2為所述第二非球面透鏡的中心厚度。

13、在一些實施例中，所述遠紅外光學系統(tǒng)滿足：其中，所述ttl為所述遠紅外光學系統(tǒng)的光學總長，所述fm為所述超透鏡的焦距，所述fw為所述遠紅外光學系統(tǒng)的工作f數(shù)，所述d為所述遠紅外光學系統(tǒng)的入瞳直徑。

14、在一些實施例中，所述遠紅外光學系統(tǒng)還包括光闌，所述光闌設置于所述第一非球面透鏡靠近物側的一側；

15、或者，

16、所述光闌設置于所述第一非球面透鏡和所述超透鏡之間；

17、或者，

18、所述光闌設置于所述超透鏡和所述第二非球面透鏡之間。

19、本申請實施例的第二方面提供了一種遠紅外光學鏡頭，包括：成像探測器和上述任一項所述的遠紅外光學系統(tǒng)；所述成像探測器設于所述遠紅外光學系統(tǒng)的像面。

20、本申請所提供的遠紅外光學系統(tǒng)沿光軸由物側至像側依次包括：第一非球面透鏡、超透鏡和第二非球面透鏡，第一非球面透鏡為負透鏡，第一非球面透鏡靠近物側的面和第一非球面透鏡靠近像側的面均凸向物側；第二非球面透鏡為正透鏡，第二非球面透鏡靠近物側的面和第二非球面透鏡靠近像側的面均凸向像側。其中，超透鏡包括基底和微納結構，微納結構分別設置于基底朝向物側的面和基底朝向像側的面；超透鏡靠近物側的面為前表面，超透鏡靠近像側的面為后表面，超透鏡的前表面的光焦度與超透鏡的后表面的光焦度的正負相反，且超透鏡的光焦度為正。本申請中，超透鏡前表面的光焦度和超透鏡后表面的光焦度正負相反，超透鏡的前表面和超透鏡的后表面互補，超透鏡可消除自身一定的色差，并且，第一非球面透鏡和第二非球面透鏡的光焦度相反，通過第一非球面透鏡、超透鏡和第二非球面透鏡的組合，使得遠紅外光學系統(tǒng)具有較高的成像質量。遠紅外光學系統(tǒng)的鏡片片數(shù)較少，有利于控制鏡片材料成本，并且，超透鏡可采用半導體工藝生產(chǎn)，在大批量生產(chǎn)時單片超透鏡的成本較低，可進一步降低遠紅外光學系統(tǒng)的生產(chǎn)成本，同時，遠紅外光學系統(tǒng)的光學總長相對較小。即，本申請?zhí)峁┑倪h紅外光學系統(tǒng)在保證成像質量的前提下，在一定程度上壓縮了系統(tǒng)體積和生產(chǎn)成本。

技術特征：

1.一種遠紅外光學系統(tǒng)，其特征在于，所述遠紅外光學系統(tǒng)沿光軸由物側至像側依次包括：第一非球面透鏡、超透鏡和第二非球面透鏡，所述第一非球面透鏡為負透鏡，所述第一非球面透鏡靠近所述物側的面和所述第一非球面透鏡靠近所述像側的面均凸向所述物側；所述第二非球面透鏡為正透鏡，所述第二非球面透鏡靠近所述物側的面和所述第二非球面透鏡靠近所述像側的面均凸向所述像側；

2.根據(jù)權利要求1所述的遠紅外光學系統(tǒng)，其特征在于，所述遠紅外光學系統(tǒng)滿足：其中，所述f為所述遠紅外光學系統(tǒng)的有效焦距，所述fov為所述遠紅外光學系統(tǒng)的最大視場角，所述d為所述遠紅外光學系統(tǒng)的入瞳直徑，所述ttl為所述遠紅外光學系統(tǒng)的光學總長。

3.根據(jù)權利要求1所述的遠紅外光學系統(tǒng)，其特征在于，所述遠紅外光學系統(tǒng)滿足：其中，所述bfl為所述遠紅外光學系統(tǒng)的光學后焦距，所述fw為所述遠紅外光學系統(tǒng)的工作f數(shù)，所述d為所述遠紅外光學系統(tǒng)的入瞳直徑，所述ttl為所述遠紅外光學系統(tǒng)的光學總長。

4.根據(jù)權利要求1所述的遠紅外光學系統(tǒng)，其特征在于，所述遠紅外光學系統(tǒng)滿足：其中，所述d1為所述第一非球面透鏡的有效孔徑，所述fg1為所述第一非球面透鏡的近軸焦距，所述d2為所述第二非球面透鏡的有效孔徑，所述fg2為所述第二非球面透鏡的近軸焦距。

5.根據(jù)權利要求1所述的遠紅外光學系統(tǒng)，其特征在于，所述遠紅外光學系統(tǒng)滿足：其中，所述為所述超透鏡的前表面和所述超透鏡的后表面中的任意一個的相位分布，所述為所述超透鏡的前表面和所述超透鏡的后表面中的另一個的相位分布，所述r為所述超透鏡的有效區(qū)域內任意一點與所述超透鏡的中心之間的距離。

6.根據(jù)權利要求1所述的遠紅外光學系統(tǒng)，其特征在于，所述遠紅外光學系統(tǒng)滿足：其中，所述f為所述遠紅外光學系統(tǒng)的有效焦距，所述fm為所述超透鏡的焦距。

7.根據(jù)權利要求1所述的遠紅外光學系統(tǒng)，其特征在于，所述遠紅外光學系統(tǒng)滿足：其中，所述d2為第二非球面透鏡的有效孔徑，所述ct2為所述第二非球面透鏡的中心厚度，所述fw為所述遠紅外光學系統(tǒng)的工作f數(shù)，所述d為所述遠紅外光學系統(tǒng)的入瞳直徑，所述fov為所述遠紅外光學系統(tǒng)的最大視場角。

8.根據(jù)權利要求1所述的遠紅外光學系統(tǒng)，其特征在于，所述遠紅外光學系統(tǒng)滿足：其中，所述nf為第一非球面透鏡的折射率，所述epd為所述遠紅外光學系統(tǒng)的出瞳直徑，所述fov為所述遠紅外光學系統(tǒng)的最大視場角，所述rf1為所述第一非球面透鏡靠近所述物側的面的曲率半徑。

9.根據(jù)權利要求1所述的遠紅外光學系統(tǒng)，其特征在于，所述遠紅外光學系統(tǒng)滿足：其中，所述rl1為所述第二非球面透鏡靠近所述物側的面的曲率半徑，所述rl2為所述第二非球面透鏡靠近所述像側的面的曲率半徑，所述kl1為所述第二非球面透鏡靠近所述物側的面的圓錐系數(shù)，所述kl2為所述第二非球面透鏡靠近所述像側的面的圓錐系數(shù)。

10.根據(jù)權利要求1所述的遠紅外光學系統(tǒng)，其特征在于，所述遠紅外光學系統(tǒng)滿足：其中，所述ttl為所述遠紅外光學系統(tǒng)的光學總長，所述d2為所述第二非球面透鏡的有效孔徑，所述ct1為所述第一非球面透鏡的中心厚度，所述ct2為所述第二非球面透鏡的中心厚度。

11.根據(jù)權利要求1所述的遠紅外光學系統(tǒng)，其特征在于，所述遠紅外光學系統(tǒng)滿足：其中，所述ttl為所述遠紅外光學系統(tǒng)的光學總長，所述fm為所述超透鏡的焦距，所述fw為所述遠紅外光學系統(tǒng)的工作f數(shù)，所述d為所述遠紅外光學系統(tǒng)的入瞳直徑。

12.根據(jù)權利要求1-11任一項所述的遠紅外光學系統(tǒng)，其特征在于，所述遠紅外光學系統(tǒng)還包括光闌，所述光闌設置于所述第一非球面透鏡靠近物側的一側；

13.一種遠紅外光學鏡頭，其特征在于，包括：成像探測器和如權利要求1-12任一項所述的遠紅外光學系統(tǒng)；所述成像探測器設于所述遠紅外光學系統(tǒng)的像面。

技術總結
本申請公開了一種遠紅外光學系統(tǒng)及遠紅外光學鏡頭，遠紅外光學系統(tǒng)沿光軸由物側至像側依次包括：第一非球面透鏡、超透鏡和第二非球面透鏡，第一非球面透鏡為負透鏡，第一非球面透鏡靠近物側的面和第一非球面透鏡靠近像側的面均凸向物側。超透鏡的光焦度為正，第二非球面透鏡為正透鏡，第二非球面透鏡靠近物側的面和第二非球面透鏡靠近像側的面均凸向像側。超透鏡包括基底和微納結構，微納結構分別設置于基底的兩側，超透鏡前表面的光焦度與超透鏡后表面的光焦度的正負相反，超透鏡可消除自身一定的色差。通過第一非球面透鏡、超透鏡和第二非球面透鏡的組合，使得遠紅外光學系統(tǒng)在保證成像質量的前提下，在一定程度上壓縮了系統(tǒng)體積和生產(chǎn)成本。

技術研發(fā)人員：李響,郝成龍,譚鳳澤,朱健
受保護的技術使用者：深圳邁塔蘭斯科技有限公司
技術研發(fā)日：20240530
技術公布日：2025/1/9