[實用新型]一種小尺寸非制冷雙視場紅外光學系統

有效

• 申請號: 201420073363.3
• 申請日: 2014-02-20
• 公開（公告）號: CN203838394U
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 劉濤;徐玉惠;陳大明;桑建國
• 申請（專利權）人: 山東神戎電子股份有限公司
• 主分類號: G02B13/18
• 分類號: G02B13/18;G02B13/14;G02B27/42;G01J5/08
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 褚慶森

技術領域

本實用新型涉及一種小尺寸非制冷雙視場紅外光學系統，更具體的說，尤其涉及一種通過合理分布正彎月透鏡、雙凹透鏡和負彎月透鏡并選擇其正負屈光度的小尺寸非制冷雙視場紅外光學系統。

背景技術

紅外熱像系統是利用自然界中一切溫度高于絕對零度（-273℃）的物體，每時每刻都輻射出紅外線，同時這種紅外線輻射都載有物體的特征信息這一原理，然后通過光電轉換、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。

非制冷紅外系統因為其不需制冷且價格低廉，目前在電力、油田、公路等民用安防領域，甚至軍事領域得到了廣泛應用。目前，紅外光學系統可分為單視場、雙視場、多視場以及連續變焦等系統。雙視場紅外光學系統可實現窄視場與寬視場之間的快速切換，并且移動的透鏡數量少，可靠性、同軸性等可以得到很好地保證，因此在軍用領域有其不可替代的應用。

非制冷紅外光學系統為了得到更多的光線入射，其相對孔徑較小；同時由于可用的材料種類較少，而且又需要使用比較少的鏡片，以提高它的透過率，因此體積都做得很大。近年來，出現了一些非制冷雙視場紅外系統的設計，例如2011年5月18日公告的專利號為CN201010516394.8的實用新型專利文件，公開了一種非制冷雙視場紅外系統，其焦距在56.7㎜和114.3㎜焦距切換，長度達到232㎜，這樣大的體積對于一些場合是不方便使用或者無法使用的。

實用新型內容

本實用新型為了克服上述技術問題的缺點，提供了一種小尺寸非制冷雙視場紅外光學系統。

本實用新型的小尺寸非制冷雙視場紅外光學系統，包括用于聚焦光線的第一正彎月透鏡和實現光電信號轉化的探測器；其特別之處在于：從第一正彎月透鏡至探測器之間沿光軸依次設置有雙凹透鏡、第二正彎月透鏡、負彎月透鏡和第三正彎月透鏡；第一正彎月透鏡、第二正彎月透鏡和負彎月透鏡均為凸面朝向物側，第三正彎月透鏡為凹面朝向物側；所述第一正彎月透鏡、第二正彎月透鏡和第三正彎月透鏡均具有正屈光度，雙凹透鏡和負彎月透鏡均具有負屈光度；所述雙凹透鏡可在第一正彎月與第二正彎月透鏡之間移動，以實現光學系統窄視場和寬視場的切換。

正屈光度是指對光線具有會聚作用，負屈光度是指對光線具有發散作用。由于第一、第二正彎月和負彎月透鏡的凸面朝向物側，第三正彎月透鏡的凹面朝向物側，且第一、第二和第三正彎月透鏡對光線具有會聚作用，雙凹透鏡、負彎月對光線具有發散作用，使得其組成的光路系統不僅具有較小的尺寸和較大的變倍，而且在窄視場和寬視場切換的過程中具有更大的變焦范圍，更佳適于遠近場景的切換。

本實用新型的小尺寸非制冷雙視場紅外光學系統，第一正彎月透鏡構成前固定組，雙凹透鏡構成變倍組，第二正彎月透鏡、負彎月透鏡和第三正彎月透鏡構成后固定組；前固定組、變倍組和后固定組的焦距滿足不等式組：

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其中，為前固定組的焦距，為變倍組的焦距，為后固定組的焦距，為雙凹透鏡運動至窄視場時整個光學系統所對應的焦距。

當雙凹透鏡運動至窄視場時，整個光學系統具有最大焦距；焦距、、和在滿足不等式（1）的條件下，可使其具有較為緊湊的結構。

本實用新型的小尺寸非制冷雙視場紅外光學系統，第一正彎月透鏡、雙凹透鏡、第二正彎月透鏡、負彎月透鏡、第三正彎月透鏡朝向物側和朝向探測器的曲面分別為S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10，這10個曲面中至少有一個為非球面且至少有一個曲面上設置有二元衍射面。

非球面具有更佳的曲率半徑，可以進行較好的像差修正并有利于減小系統長度，以獲得所需的性能。非球面透鏡的應用，帶來了出色的銳度和更高的分辨率，使整個光學系統的小型化設計成為可能。

本實用新型的小尺寸非制冷雙視場紅外光學系統，所述雙凹透鏡的曲面S3和負彎月透鏡的曲面S7均為非球面，所述非球面S7還加工有二元衍射面；非球面S3和非球面S7的參數如下表：