[發明專利]具有超長焦距的連續變焦中波紅外光學系統

有效

• 申請號: 201410061080.1
• 申請日: 2014-02-24
• 公開（公告）號: CN103823294A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 熊濤;王波;耿安兵;周運義;王海濤
• 申請（專利權）人: 湖北久之洋紅外系統股份有限公司
• 主分類號: G02B15/173
• 分類號: G02B15/173
• 代理公司: 武漢凌達知識產權事務所(特殊普通合伙) 42221
• 代理人: 宋國榮

技術領域

本發明涉及具有超長焦距的連續變焦中波紅外光學系統，廣泛用于制冷式中波紅外焦平面探測器。

背景技術

紅外成像系統以其自身的優良特點，如被動工作方式，不會被敵方電子干擾、隱蔽性好；圖像直觀，易于觀察；精度高；低空探測性能好等，在警戒、偵察、地面防空和制導等軍事領域中得到了廣泛應用。近年來，隨著紅外光學技術的長足發展及其應用范圍的不斷擴展，對紅外連續變焦光學系統的需求日益增強。這是由于紅外連續變焦光學系統能實現焦距在一定范圍內連續改變，而在變焦過程中像面穩定并且保持良好的像質，從而實現像面景物的大小連續可變，產生定焦鏡頭和多檔變焦鏡頭無法達到的視覺效果，可以達到大視場搜索目標、小視場仔細觀察目標的目的，且在視場切換過程中不會丟失目標。為了提高紅外設備發現和識別目標的能力，往往還希望光學系統能夠有較長的焦距。然而由于長焦距連續變焦紅外光學系統焦距長、口徑大，像差不易校正，大焦距范圍內的連續變焦實現困難，還要滿足中波制冷探測器100%?冷光闌設計要求，并且要消除冷反射等雜散光，其實現非常困難。

發明內容

本發明的目的在于，克服現有技術的缺點，提出一個具有超長焦距的連續變焦中波紅外光學系統。該系統連續變焦，像面景物的大小連續可變，短焦距用于搜索發現目標，長焦距用于目標識別辨識，在最短焦到最長焦的任意焦距位置成像，焦距變化過程中不會丟失目標；最長焦距達1100mm，作用距離遠，目標細節觀察能力強；成像質量好，像差校正良好，變焦全程成像清晰銳利；補償鏡兼具調焦功能，減少了運動單元，簡化了系統結構，提高了設備可靠性。

本發明的技術方案是：

一種具有超長焦距的連續變焦中波紅外光學系統，從物方到像方順序包括：變焦物鏡組、反射鏡組和二次成像后組；所述變焦物鏡組包括主物鏡、變倍鏡、補償鏡、第一固定透鏡和第二固定透鏡；反射鏡組包括第一反射鏡和第二反射鏡；二次成像后組包括第一后組透鏡、第二后組透鏡和第三后組透鏡；所述變倍鏡和補償鏡在同一光軸上移動，用于連續變焦；變焦物鏡組將來自物方的光線匯聚成像，成像面在第一反射鏡和第二反射鏡之間；第一后組透鏡、第二后組透鏡和第三后組透鏡將變焦物鏡組所成的像再次成像到最終像面。

?????進一步的技術方案是：

所述的具有超長焦距的連續變焦中波紅外光學系統，其光圈F為4.0，波段為3～5μm，焦距范圍為88～1100mm。

所述的具有超長焦距的連續變焦中波紅外光學系統，主物鏡、變倍鏡、補償鏡、第一固定透鏡、第二固定透鏡、第一后組透鏡、第二后組透鏡和第三后組透鏡各為1片，共有8片透鏡；第一反射鏡和第二反射鏡各為1片，共2片反射鏡。

所述的具有超長焦距的連續變焦中波紅外光學系統，其主物鏡、變倍鏡、補償鏡、第一固定透鏡、第二固定透鏡的光焦度分配為正－負－正－負－正結構。

所述的具有超長焦距的連續變焦中波紅外光學系統，其主物鏡、變倍鏡、補償鏡、第一固定透鏡和第二固定透鏡的透鏡材料分別為硅、鍺、硅、硒化鋅、硅。

所述的具有超長焦距的連續變焦中波紅外光學系統，其主物鏡、補償鏡、第一固定透鏡和第二固定透鏡該四個透鏡為球面透鏡；變倍鏡為非球面基底的衍射面透境，用于校正色差。

所述的具有超長焦距的連續變焦中波紅外光學系統，其第一反射鏡在光路中與光軸成45°角安裝，用于將光路折轉90°；?第二反射鏡在光路中相對于第一反射鏡成90°角安裝，用于再次將光路折轉90°，最終將光路折轉180°。

所述的具有超長焦距的連續變焦中波紅外光學系統，其第一后組透鏡、第二后組透鏡和第三后組透鏡的光焦度為正-負-正結構。?

所述的具有超長焦距的連續變焦中波紅外光學系統，其第一后組透鏡、第二后組透鏡和第三后組透鏡材料分別為硅、鍺、硅。

所述的具有超長焦距的連續變焦中波紅外光學系統，其第一后組透鏡、第三后組透鏡該兩個透鏡為球面透鏡；第二后組透鏡為非球面透鏡，用于提高成像質量。

本發明具有超長焦距的連續變焦中波紅外光學系統的孔徑光闌設置在探測器的冷光闌位置處，以滿足100%?冷光闌效率要求，避免鏡筒等熱背景產生的雜散光進入探測器，提高輸出圖像的信噪比，并在本發明的光學系統的像面處設置有探測器焦平面。

本發明具有以下優點?：

1、實現了連續變焦，像面景物的大小連續可變，短焦距用于搜索發現目標，長焦距用于目標識別辨識，可在最短焦到最長焦的任意焦距位置成像，焦距變化過程中不會丟失目標；

2、最長焦距達1100mm，作用距離遠，目標細節觀察能力強；