[發(fā)明專利]一種消除紅外連續(xù)變焦光學系統(tǒng)冷像的光路構型

有效

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• 申請日: 2016-11-20
• 公開（公告）號: CN106526817B
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發(fā)明（設計）人: 劉紅霞;張良;吳曉鳴;梁興龍
• 申請（專利權）人: 中國航空工業(yè)集團公司洛陽電光設備研究所
• 主分類號: G02B15/14
• 分類號: G02B15/14
• 代理公司: 西北工業(yè)大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

本發(fā)明提出一種消除紅外連續(xù)變焦光學系統(tǒng)冷像的光路構型，前組中空物鏡、變倍透鏡組、補償透鏡組、固定透鏡組、會聚透鏡組、探測器組成長焦段連續(xù)變焦光學系統(tǒng)，變倍透鏡組、補償透鏡組、固定透鏡組、會聚透鏡組、探測器組成短焦段連續(xù)變焦光學系統(tǒng)，變倍透鏡組、補償透鏡組處于A1B1位置時，構成長焦段長焦端光路，處于A2B2位置時，構成長焦段短焦端光路，處于A3B3位置時，構成短焦段長焦端光路，處于A4B4位置時，構成短焦段短焦端光路。本發(fā)明采用長焦段與短焦段分段連續(xù)變焦方式，采用前組中空物鏡構型使光學系統(tǒng)長焦段與短焦段光路分離，實現(xiàn)紅外大變倍比連續(xù)變焦光學系統(tǒng)，有效抑制光學系統(tǒng)短焦段冷反射，在整個變焦過程圖像保持清晰，獲得優(yōu)良像質。

技術領域

本發(fā)明涉及光路設計技術領域，具體為一種消除紅外連續(xù)變焦光學系統(tǒng)冷像的光路構型。

背景技術

紅外連續(xù)變焦熱像儀是一種焦距可連續(xù)變化、而像面位置保持穩(wěn)定并且在變焦過程中像質保持良好的成像系統(tǒng)。定焦紅外熱像儀在像面上欲得到不同大小的像，必須改變目標物體與鏡頭之間的距離或更換不同焦距的鏡頭。而紅外連續(xù)變焦熱像儀可以連續(xù)改變系統(tǒng)焦距，因此，可以在像面上得到連續(xù)改變大小的目標像，對于光電探測及偵察、跟蹤等都非常有利。在航空偵察、電力、消防、工業(yè)、安防等軍民兩用領域應用非常廣泛。

由于高性能紅外熱像儀通常采用制冷型探測器，冷反射效應是制冷型探測器的固有現(xiàn)象，因此在系統(tǒng)設計時要充分考慮冷反射效應對光學系統(tǒng)成像的影響，否則冷反射會對成像效果產生嚴重影響，導致系統(tǒng)不能正常使用。

國內外紅外連續(xù)變焦成像光學系統(tǒng)的實現(xiàn)方式，一般由前固定透鏡組、變倍透鏡組、補償透鏡組、后固定透鏡組組成，并采用軸向變倍方式。該光路構型所有視場共用同一個物鏡作為接收窗口。這種構型在設計時，共用物鏡的冷反射強度對不同視場的貢獻是不同的，設計中難以同時兼顧所有視場的冷反射強度達到系統(tǒng)的容度，通常會造成寬視場冷反射效應嚴重、難以消除，嚴重影響寬視場的成像質量及觀察效果。而對于光電探測系統(tǒng)，根據(jù)使用需求又通常需要紅外成像系統(tǒng)具備小視場探測、識別和寬視場大范圍搜索能力，這就要求必須想方設法改善或減弱冷反射的強度。

目前，國內外通常采取電校正的方法來改善或減弱冷反射的強度，彌補或減弱其對圖像的不良影響，但這種方法會造成系統(tǒng)動態(tài)范圍的減小，損失系統(tǒng)靈敏度。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種消除紅外連續(xù)變焦光學系統(tǒng)冷像的光路構型，消除冷像對光學系統(tǒng)的影響，能夠使各個光學視場同時具有高的成像質量及效果。

本發(fā)明的技術方案為：

所述一種消除紅外連續(xù)變焦光學系統(tǒng)冷像的光路構型，其特征在于：由前組中空物鏡(1)、變倍透鏡組(2)、補償透鏡組(3)、固定透鏡組(4)、會聚透鏡組(5)、探測器(6)組成；采用長焦段與短焦段分段連續(xù)變焦方式，其中長焦段連續(xù)變焦時前組中空物鏡(1)、變倍透鏡組(2)、補償透鏡組(3)、固定透鏡組(4)、會聚透鏡組(5)、探測器(6)均在光路中；當短焦段連續(xù)變焦時，變倍透鏡組(2)、補償透鏡組(3)、固定透鏡組(4)、會聚透鏡組(5)、探測器(6)處于光路中；變倍透鏡組(2)、補償透鏡組(3)能夠沿軸向移動，長焦段焦距變化范圍為300mm～480mm、短焦段焦距變化范圍為12.867mm～34mm。

進一步的優(yōu)選方案，所述一種消除紅外連續(xù)變焦光學系統(tǒng)冷像的光路構型，其特征在于：所述光學系統(tǒng)采用二次成像方式，其中長焦段連續(xù)變焦光學系統(tǒng)F數(shù)為3，短焦段連續(xù)變焦光學系統(tǒng)F數(shù)為4；適用波長為中波3μm～5μm、長波8μm～12μm。

進一步的優(yōu)選方案，所述一種消除紅外連續(xù)變焦光學系統(tǒng)冷像的光路構型，其特征在于：探測器(6)為像素數(shù)320×256、像素大小30μm的制冷紅外焦平面探測器。

進一步的優(yōu)選方案，所述一種消除紅外連續(xù)變焦光學系統(tǒng)冷像的光路構型，其特征在于：