[發明專利]一種制冷式紅外雙波段共光路同步連續變焦光學系統

有效

• 申請號: 201410478270.3
• 申請日: 2014-09-18
• 公開（公告）號: CN104238095A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 高明;劉鈞;呂宏;王嘯騰
• 申請（專利權）人: 西安工業大學
• 主分類號: G02B15/163
• 分類號: G02B15/163
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

技術領域

本發明屬于光學設備技術領域，具體涉及一種制冷式紅外雙波段共光路同步連續變焦光學系統。

背景技術

工業檢測和安防偵察領域對多波段成像光學系統的識別速率、精準度性能提出了越來越高的要求。紅外雙波段共光路同步連續變焦光學系統具有全天候偵查、精確、全面獲取目標信息的特點，同時也兼備了連續變焦系統探測范圍廣、搜索速度快，能對目標進行不間斷觀測的優點。當需用不同波段觀察時，無需切換光路或更換設備，即可直接觀測，有效防止在光路轉換過程中造成目標丟失的問題。同時，雙波段同步連續變焦既可大視場搜索，小視場跟蹤，切換過程無視場轉換突變，全程跟蹤，為精確軍事打擊提供了有力的技術支持。

目前有關紅外雙波段連續變焦光學系統的設計多是使用非制冷式探測器作為成像接收器。這類探測器雖然價格便宜，在系統結構上也較為簡單，但其分辨率上遠不及制冷式探測器。采用制冷式探測器能夠大幅度提高紅外雙波段光學系統的優勢，有效剔除目標視場以外的雜散紅外輻射，達到精確跟蹤、探測、捕捉目標圖像的目的。然而，采用制冷式探測器的紅外光學系統在設計時需要使用二次成像設計型式并滿足100％冷光闌效率，加大了設計的難度。

發明內容

本發明的目的在于解決上述現有技術中的問題，提供一種中波和長波紅外波段共光路且用于制冷探測器的制冷式紅外雙波段共光路同步連續變焦光學系統，該光學系統能夠將中波和長波紅外光路集成在一個系統中，并實現中波和長波紅外兩個波段同時、共同變焦。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：包括沿光軸依次設置的公共前固定組、公共變倍組以及公共補償組；公共補償組的出射光線通過第一平面反射鏡的反射后進入二次成像系統的前組，二次成像系統的前組的出射光線經過第二平面反射鏡的反射后進入二次成像系統的后組；二次成像系統的后組的出射光線通過制冷探測器保護玻璃后投影到系統相面上；第一平面反射鏡和第二平面反射鏡將光路折疊成U型，制冷探測器保護玻璃與系統像面之間設置有冷光闌。

所述的公共前固定組為第一雙彎月正透鏡，第一雙彎月正透鏡朝向像距的面加有非球面。

所述的第一雙彎月正透鏡由單晶鍺制成。

所述的公共變倍組包括沿光軸方向依次設置的第二雙彎月正透鏡和雙凹面負透鏡，第二雙彎月正透鏡朝向物距的面加有衍射非球面。

所述的第二雙彎月正透鏡和雙凹面負透鏡均由單晶鍺制成。

所述的公共補償組包括沿光軸方向依次設置的第三雙彎月正透鏡、第四雙彎月正透鏡以及第一雙彎月負透鏡，第一雙彎月負透鏡朝向物距的面加有非球面.

所述的第三雙彎月正透鏡和第四雙彎月正透鏡有單晶硅制成，第一雙彎月負透鏡有單晶鍺制成。

所述的制冷探測器保護玻璃采用由單晶鍺制成的平行平板。

所述二次成像系統的前組包括沿光軸方向依次設置的第五雙彎月正透鏡和第二雙彎月負透鏡；二次成像系統的后組包括沿光軸方向依次設置的第三雙彎月負透鏡和雙凸面正透鏡，雙凸面正透鏡朝向物距的面加有衍射非球面。

所述的第五雙彎月正透鏡由單晶硅制成，第二雙彎月負透鏡由單晶鍺制成；第三雙彎月負透鏡由單晶鍺制成，雙凸面正透鏡由硒化鋅制成。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

本發明采用制冷式紅外探測器作為系統的成像探測器，結合二次成像設計，實現制冷型系統100％冷光闌效率，有效剔除目標視場以外的雜散紅外輻射，大幅度提高傳統紅外光學系統分辨率。

本發明采用紅外雙波段全部共光路結構型式，將紅外中波與紅外長波整合到一個光學系統中。和傳統共光路相比，系統整合度高，不存在利用分光棱鏡進行分光路的結構，紅外雙波段同時入射，利用一個探測器同時接受紅外雙波段圖像。同時，在兼顧單波段系統優勢的同時，利用兩個波段相互融合有效剔除目標信息偽裝信號，大大降低虛警率，并提升了對目標信息的獲取量。

本發明采用紅外雙波段同步連續變焦形式，系統在連續變焦時紅外雙波段能夠同時工作，避免了傳統紅外連續變焦系統在切換譜段這一短暫時間間隔中造成目標丟失的問題，且系統在連續變焦過程中始終保持圖像大小穩定一致。此外，系統具有大變倍比的特點，即可以大視場搜索，又可以小視場跟蹤，切換過程無視場轉換突變。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明透鏡及透鏡面的示意圖。