[發明專利]一種軸向變倍短波三視場光學系統

有效

• 申請號: 201710997229.0
• 申請日: 2017-10-24
• 公開（公告）號: CN108008528B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 趙延;趙菲菲;張良;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: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G02B7/04
• 代理公司: 61204 西北工業大學專利中心
• 代理人: 王鮮凱

本發明涉及一種軸向變倍短波三視場光學系統，設計了應用于短波0.9?1.7μm波段的軸向變倍三視場光學系統，焦距分別為40mm、120mm、360mm；通過變倍組及補償組的移動實現大、中、小三個視場，并通過移動補償組實現熱離焦的補償，實現在較大的溫度范圍內成像；采用可變光闌實現大、中、小三個視場的F數可調，以實現按需選擇系統通光口徑，控制防止過曝光；全部選取常用的可見光玻璃材料，并全部使用球面來實現高像質，未使用任何非球面等。光學系統為工作在0.9?1.7μm波段的紅外三視場成像系統，實現了軸向移動方式的9倍變倍比的設計；全部為球面透鏡，且采用常用且有庫存的光學玻璃，材料獲取、加工容易。

技術領域

本發明屬于三視場光學系統，具體涉及一種軸向變倍短波三視場光學系統。

背景技術

工作于短波紅外波段的熱像儀即具有可見光的攝像機的設計特點，又具有中長波紅外熱像儀的能量特征，屬于介于輻射能量理論和光度學理論的一種熱像儀。可實現穿透煙、霧、霾、雪等限制以及識別偽裝的能力，可以對飛機、導彈等高溫尾焰目標實現遠距離、全天候觀察。

工作于可見光(0.4-0.8μm)波段的光學系統，雖然其材料可以應用于短波光學系統，但因波段不同，導致光學材料的色散系數不一樣，透鏡表面鍍膜也不一樣，因此可見光鏡頭或光學系統不能直接應用于短波波段的成像。也就是說雖然材料同名，但實質性質已相差甚遠。礙于短波探測器的發展，短波紅外光學系統一直未得到足夠的重視。

國內外紅外三視場變倍光學系統的實現方式，分為徑向切入方式和軸向移動方式。徑向切入方式三視場光學系統通過不同變倍鏡組切換的方式實現三視場的轉換，該方式的優點是窄視場具有最高的光軸精度和最高的光學透過率。缺點是由于采用徑向切換方式造成了系統徑向尺寸過大、運動機構復雜并且重量較重。軸向移動方式三視場光學系統通過變倍鏡組與補償鏡組在光軸上的不同位置實現三視場的轉換，該方式的優點是系統的體積小、重量輕。

專利CN104297899A公開了一種大視場被動消熱差短波紅外光學系統，工作于0.9-2.5μm，由六塊透鏡構成，并引入了非球面，F數為1.4，焦距為24.7mm。但因其為單視場光學系統，無法實現多視場的探測與識別的需求，作用距離有限。

工作于中長波紅外波段的三視場光學系統已經有較多的報道，如CN103558679B，揭露了一種長波三視場光學系統，焦距為20mm、92mm、560mm。通過軸向移動一組透鏡，并切入一塊平板玻璃實現三視場。又如CN104297923A所揭露的兩組元三視場紅外光學系統，通過軸向變倍、機械補償實現了三視場設計。但是均因其工作波段為長波或者中波，無法應用于短波成像系統，而紅外短波三視場光學系統則還未見諸報道。

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，本發明提出一種軸向變倍短波三視場光學系統，能夠在保證光學系統各視場的光學成像質量下，實現三視場成像，同時可以實現變F數的功能。通過變倍組3及補償組4的移動實現三視場，并通過移動補償組4實現熱離焦的補償，實現在較大的溫度范圍內成像。

技術方案