[實用新型]一種非制冷雙視場紅外光學系統

無效

• 申請號: 201020572807.X
• 申請日: 2010-10-22
• 公開（公告）號: CN201945734U
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發明（設計）人: 張良
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司洛陽電光設備研究所
• 主分類號: G02B13/14
• 分類號: G02B13/14;G02B13/18;G02B13/00;G02B7/02;G02B7/04;G01J5/08
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 陳浩

技術領域

本實用新型涉及一種非制冷雙視場紅外光學系統，屬于光學技術領域。

背景技術

紅外熱像儀是一種用來探測目標物體的紅外輻射，并通過光電轉換、電信號處理等手段，將目標物體的溫度分布圖像轉換成視頻圖像的高科技產品。紅外探測具有一定的穿透煙、霧、霾、雪等限制以及識別偽裝的能力，可以實現遠距離，全天候觀察。尤其適用于夜間及不良氣象條件下對目標的探測。

非致冷紅外熱像儀由于不需致冷并且價格低廉,在電力、消防、工業、醫療、安防等民用領域應用非常廣泛。紅外光學系統在非制冷熱像儀中起著非常重要的作用，各種各樣的單視場、雙視場、多視場、連續變焦鏡頭得到了廣泛應用。其中，雙視場光學系統的應用尤為廣泛。因此，對各種雙視場光學系統的研究尤顯重要。

常用的雙視場系統中，要變倍組、補償組兩組透鏡移動實現雙視場的變換，這樣增加了光機裝調的工作量，且精準度不是太高。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種非制冷雙視場紅外光學系統，以解決現有系統光機裝調復雜的問題。

為實現上述目的，本實用新型一種非制冷雙視場紅外光學系統，從物方到像方依次同軸設置第一彎月正透鏡、第二雙凹負透鏡、光闌、第三雙凸正透鏡、第四雙凸正透鏡、第五彎月負透鏡和探測器，第二雙凹負透鏡可沿軸向在第一透鏡與光闌之間移動，分別構成窄視場光路和寬視場光路。

本實用新型的一種軸向變倍雙視場光學系統，通過利用物像共軛原理，實現由一片透鏡的移動，來實現寬、窄雙視場的轉換；利用該移動透鏡進行調焦，補償在-40℃～+60℃的環境溫度下，像面飄移造成的系統像質下降的影響，使像面重新聚焦到到探測器焦平面上；采用非球面來改善像質，并使雙視場光學系統的光路總長更短。本實用新型具有窄、寬兩個光學視場，寬視場用于目標的探測，窄視場用于目標的識別；采用非球面設計，使得雙視場光學系統設計的自由度變大，光學系統優化設計可選擇的變量增多，使得光學系統像差設計易于達到優良結果，獲得優良像質；由于采用同一片透鏡的移動來實現兩視場的轉換和調焦補償，減少了系統中的運動機構，光路中的其余部件均為固定部件，裝調簡單，很大程度上降低了系統的裝調難度。

附圖說明

圖1是本實用新型的窄視場光路圖。

具體實施方式

本實用新型的一種非制冷雙視場紅外光學系統是采用物像共軛原理，通過1片透鏡軸向移動的方法，實現雙視場紅外光學系統的光路切換。該系統包括從物方到像方依次同軸設置第一彎月正透鏡、第二雙凹負透鏡、光闌、第三雙凸正透鏡、第四雙凸正透鏡、第五彎月負透鏡和探測器。

外界景物輻射經第一透鏡1（彎月正透鏡、材料：鍺）、第二透鏡2（雙凹負透鏡、材料：鍺）、光闌3（圓孔）、第三透鏡4（雙凸正透鏡、材料：鍺）、第四透鏡5（雙凸正透鏡、材料：鍺）、第五透鏡6（彎月負透鏡、材料：硒化鋅）聚焦到探測器7焦平面上。當第二透鏡2處于圖1所示的A位置時，構成光學系統窄視場光路。當第二透鏡2沿軸向移動，處于B位置時，構成光學系統寬視場光路。當第二透鏡2沿軸向移動回到圖示A位置時，視場回到窄視場光路。該光學系統的具體設計參數如表1所示。

表1

當第二透鏡2處于A點時，第一透鏡1與第二透鏡2間隔63.5mm、第二透鏡2與光闌3間隔17.5mm；當第二透鏡處于B點時，第一透鏡1與第二透鏡2間隔20mm、第二透鏡2與光闌3間隔61mm；光闌3與第三透鏡4間隔18.1mm；第三透鏡4與第四透鏡5間隔47.6mm；第四透鏡5與第五透鏡6間隔0.1mm；第五透鏡6與探測器7保護窗口間隔51.3mm。各透鏡之間的間隔可根據像質評價結果進行調整。

當第二透鏡2處于圖1所示A位置時，構成光學系統窄視場光路。當第二透鏡2沿軸向移動，處于B位置時，構成光學系統寬視場光路。當第二透鏡2沿軸向移動回到圖1所示A位置時，視場回到窄視場光路。窄視場焦距為114.3mm、寬視場焦距為56.7mm；系統采用一次成像的方式；系統第一面到探測器保護玻璃的軸向空間長度為232mm。F數：1；全視場內畸變≤2.5%。適用的探測器為像素數640×480、像素大小25μm的非制冷長波紅外焦平面探測器，適用波長：8μm～14μm；中心波長：10μm；有效成像面積：16mm×12mm；保護玻璃厚度為1mm，材料為鍺；距保護玻璃1.9mm為探測器像面。第二透鏡2在A、B兩個位置可以進行±1mm的移動，用來補償-40℃～+60℃溫度范圍像面的飄移，保證系統像質。A、B兩點的位置，應根據像質評價的結果來確定，可以進行調整。