[發明專利]三組元中波紅外30倍連續變焦光學系統

有效

• 申請號: 201210090732.5
• 申請日: 2012-03-30
• 公開（公告）號: CN102590990A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 付艷鵬;李訓牛;王海洋;曹凌;馮曉燕;李林
• 申請（專利權）人: 昆明物理研究所
• 主分類號: G02B15/173
• 分類號: G02B15/173;G02B15/20;G02B17/06
• 代理公司: 昆明今威專利商標代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

技術領域

本發明屬于光學成像技術領域，具體涉及一種三組元紅外連續變焦光學系統。

背景技術

紅外連續變焦光學系統的焦距在一定范圍內連續改變時，像面穩定并且能保持良好的像質。像面景物的大小連續可變，能達到定焦鏡頭和多檔變焦鏡頭無法達到的視覺效果，從而實現大視場搜索目標，小視場仔細觀察目標的目的。

目前國內對于中波紅外連續變焦光學系統的研究已有文獻報道，但多為采用320×240元焦平面陣列探測器的設計，且長焦焦距不大于500mm，變倍比均小于20倍。例如：楊為錦“中波紅外連續變焦系統設計”，基于制冷型320×240凝視焦平面陣列探測器，設計了一套高變倍比(18倍)中波紅外連續變焦光學系統，實現了11～200mm的連續變焦(《中國光學與應用光學》2010，03(2))。郜洪云“中波紅外連續變焦光學系統”，針對制冷型320×240元凝視焦平面陣列探測器，設計了一個中波紅外連續變焦光學系統。該系統可以實現50～500mm的連續變焦(《光學精密工程》2007，15(7))。陳呂吉“緊湊中波紅外連續變焦光學系統設計”，針對制冷型320×240凝視焦平面探測器，實現27.5～458mm連續變焦(《紅外技術》2010，32(10))。張良“中波紅外變焦距系統的光學設計”，介紹了一種制冷型320×240凝視型焦平面陣列探測器的中波紅外變焦光學系統的設計，該系統變焦范圍13～275mm(《應用光學》2006，27(1))。對于采用640×512元凝視焦平面陣列探測器的設計，公開的文獻有：中國電子科技集團公司第十一研究所“一種中波紅外連續變焦鏡頭”的專利，該發明公開了一種能夠應用于640×512元25μm制冷型中波探測器，焦距范圍50～500mm，變倍比為10倍，移動透鏡組行程最大為123mm的中波紅外連續變焦鏡頭，但該專利的缺點是：由于移動組最大行程過長，因此增加了視場切換時間，增大了保證寬、窄視場重合精度的難度。

國外對30倍中波紅外連續變焦系統的設計已有少量文獻報道，但系統F數均大于4。如Yoram?Aron等報道的30倍連續變焦系統和Mark?C.Sanson等報道的30倍連續變焦系統，光學系統F/#分別為4.7和4.5。然而，國內中波紅外制冷型探測器F數要求不大于4，因此不能滿足國內現階段探測器的應用需求。

發明內容

為了解決國內現有技術存在的變倍比小于20倍，長焦焦距小于500mm，移動組最大行程較長；國外30倍光學系統F數大于4，應用國內探測器存在局限性等問題，本發明提供一種可應用于制冷型640×512元15μm或320×240元30μm凝視型焦平面探測器，具有恒定F數4的中波紅外30倍連續變焦光學系統。該系統采用三組元變焦、三次成像技術實現了焦距在25～750mm范圍內的連續可變，由長焦750mm變焦到短焦25mm時，變焦Ⅰ透鏡組、補償透鏡組和變焦Ⅱ透鏡組的移動行程分別為70.85mm、33.38mm和16.29mm，并實現100％的冷光闌效率。