[發明專利]一種三組聯動緊湊型高變倍比紅外連續變焦光學系統

有效

• 申請號: 201611106115.4
• 申請日: 2016-12-06
• 公開（公告）號: CN106526818B
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 張良;蘭衛華;趙菲菲;潘曉東
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司洛陽電光設備研究所
• 主分類號: G02B15/15
• 分類號: G02B15/15
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

本發明涉及一種三組聯動緊湊型高變倍比紅外連續變焦光學系統，采用雙補償組設計方法實現變倍組、補償組三組聯動，實現大變倍比，通過采用非球面、衍射面，降低高級像差、軸上點與軸外點像差、細光束與寬光束像差、各種色差并壓縮軸向空間，在全視場和全孔徑內獲得滿意的像質。優點：實現了30倍光學連續變焦、焦距可連續變化，可獲得連續變大、縮小的圖像并且像面位置保持穩定，在變焦過程中像質保持良好。整個光學系統軸向長度短，僅為180mm，比同類光學系統長度縮短了近60％。采用非球面、衍射面設計，使得連續變焦光學系統設計的自由度變大，光學系統優化設計可選擇的變量增多，使得光學系統像差設計易于達到優良結果，獲得優良像質。

技術領域

本發明屬于紅外光學系統，涉及一種三組聯動緊湊型高變倍比紅外連續變焦光學系統，應用于軍民兩用領域的三組聯動緊湊型高變倍比紅外連續變焦光學系統。

背景技術

紅外連續變焦熱像儀是一種焦距可連續變化、而像面位置保持穩定并且在變焦過程中像質保持良好的成像系統。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。而紅外連續變焦熱像儀可以連續改變系統焦距，因此，可以在像面上得到連續改變大小的目標像，對于光電探測及偵察、跟蹤等都非常有利。

通常的紅外連續變焦鏡頭變倍比在10到20倍之間并且軸向尺寸過長，通常需要通過平面反射鏡折轉光路，空間體積大。難以滿足高變倍比、小尺寸的實際使用需求。高變倍比、緊湊型連續變焦光學系統在導航、搜索、偵察等軍用、警用領域的應用需求非常廣泛。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種三組聯動緊湊型高變倍比紅外連續變焦光學系統。

技術方案

一種三組聯動緊湊型高變倍比紅外連續變焦光學系統，其特征在于包括窄視場光路、中視場光路和寬視場光路；窄視場光路的構成為：按光路走向依次為物鏡1、變倍透鏡2、第一補償透鏡3、第二補償透鏡4和會聚透鏡組5；所述會聚透鏡組5包括依次排列的第一會聚透鏡5-1、第二會聚透鏡5-2和第三會聚透鏡5-3；第一光學面到最后一光學面的軸向空間長度為180mm；沿光軸改變變倍透鏡2、第一補償透鏡3和第二補償透鏡4的相互的間隔厚度，能夠得到包括窄視場光路、中間視場光路至寬視場光路的高變倍比紅外連續變焦光學系統，所述三組聯動緊湊型高變倍比紅外連續變焦光學系統能夠達到30倍光學連續變焦。

在會聚透鏡組5光路之后設有探測器6構成三組聯動緊湊型高變倍比紅外連續變焦光學裝置。

所述探測器的F數為5.5，所述探測器為像素數320×240、像素大小30μm的焦平面探測器或像素數640×480、像素大小15μm的焦平面探測器；其適用波長：3μm～5μm。

當變倍透鏡2、第一補償透鏡3和第二補償透鏡4分別位于A₁、B₁和C₁位置時，構成焦距為687.5㎜的窄視場光路；物鏡1與變倍透鏡2間隔為87mm，變倍透鏡2與第一補償透鏡3間隔為4mm，第一補償透鏡3與第二補償透鏡4間隔為25mm，第二補償透鏡4與會聚透鏡組5間隔為0.5mm。

當變倍透鏡2、第一補償透鏡3和第二補償透鏡4分別位于A₂、B₂和C₂位置時，構成焦距為22.4mm寬視場光路；物鏡1與變倍透鏡2間隔為8mm，變倍透鏡2與第一補償透鏡3間隔為101mm，第一補償透鏡3與第二補償透鏡4間隔為4mm，第二補償透鏡4與會聚透鏡組5間隔為3.5mm。

所述物鏡1、變倍透鏡2、第一補償透鏡3、第二補償透鏡4和會聚透鏡組5材料配合為物鏡1和第一補償透鏡3為單晶硅；變倍透鏡2、第二補償透鏡4、第一會聚透鏡5-1和第三會聚透鏡5-3為單晶鍺；第二會聚透鏡5-2為硫化鋅。

有益效果