[發明專利]一種大靶面小型化非制冷紅外連續變焦光學系統

有效

• 申請號: 201911044515.0
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN110716296B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 吳海清;周楨;劉志廣
• 申請（專利權）人: 凱邁（洛陽）測控有限公司
• 主分類號: G02B15/173
• 分類號: G02B15/173
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

1.一種大靶面小型化非制冷紅外連續變焦光學系統，其特征是：由第一彎月形正透鏡(1)、雙凹負透鏡(2)、雙凸正透鏡(3)、第二彎月形正透鏡(4)、第三彎月形正透鏡(5)、探測器(7)組成；所述第一彎月形正透鏡(1)為前固定鏡；所述雙凹負透鏡(2)為變焦鏡；所述雙凸正透鏡(3)為變焦補償鏡；所述第二彎月形正透鏡(4)為后固定鏡；所述第三彎月形正透鏡(5)為溫度補償鏡；所述探測器(7)為非制冷紅外探測器；所述以上透鏡及探測器(7)依序由左至右共光軸設置；在由長焦向短焦變焦過程中，雙凹負透鏡(2)向第一彎月形正透鏡(1)方向移動，雙凸正透鏡(3)向第二彎月形正透鏡(4)方向移動，第一彎月形正透鏡(1)、第二彎月形正透鏡(4)位置保持原位；

所述以上各透鏡焦距需滿足以下條件：

1.9≤f₁/f≤2.1，-0.9≤f₂/f≤-0.8，2.25≤f₃/f≤2.45，5.0≤f₄/f≤5.2，1.25≤f₅/f≤1.35；

其中：f為光學系統短焦狀態的焦距，

f₁為第一彎月形正透鏡(1)的有效焦距，

f₂為雙凹負透鏡(2)的有效焦距，

f₃為雙凸正透鏡(3)的有效焦距，

f₄為第二彎月形正透鏡(4)的有效焦距，

f₅為第三彎月形正透鏡(5)的有效焦距。

2.根據權利要求1所述大靶面小型化非制冷紅外連續變焦光學系統，其特征是：在變焦過程中，雙凹負透鏡(2)、雙凸正透鏡(3)按照各自的運動規律沿光軸移動；雙凹負透鏡(2)、雙凸正透鏡(3)運動規律由凸輪控制實現，凸輪上設置的包絡線為雙凹負透鏡(2)、雙凸正透鏡(3)運動規律曲線。

3.根據權利要求1所述大靶面小型化非制冷紅外連續變焦光學系統，其特征是：所述第一彎月形正透鏡(1)、雙凹負透鏡(2)、雙凸正透鏡(3)、第二彎月形正透鏡(4)、第三彎月形正透鏡(5)的材質均為單晶鍺。

4.根據權利要求1所述大靶面小型化非制冷紅外連續變焦光學系統，其特征是：所述第一彎月形正透鏡(1)入光側、雙凹負透鏡(2)出光側、第三彎月形正透鏡(5)入光側表面均采用偶次非球面面型。

5.根據權利要求4所述大靶面小型化非制冷紅外連續變焦光學系統，其特征是：所述第一彎月形正透鏡(1)、雙凹負透鏡(2)、第三彎月形正透鏡(5)入光側的面型方程為：

其中，z為非球面沿光軸方向在高度為r的位置時，距非球面頂點的距離矢高，c為曲率，c＝1/R，R表示透鏡表面的曲率半徑，r為垂直光軸方向的徑向坐標，k為二次曲線常數，A為四階非球面系數、B六階非球面系數、C為八階非球面系數、D為十階非球面系數。

6.根據權利要求1所述大靶面小型化非制冷紅外連續變焦光學系統，其特征是：所述第二彎月形正透鏡(4)入光側采用衍射非球面面型，非球面上設置有衍射光柵，其面型方程為：

其中，z為非球面沿光軸方向在高度為r的位置時，距非球面頂點的距離矢高，c為曲率，c＝1/R，R表示透鏡表面的曲率半徑，r為垂直光軸方向的徑向坐標，k為二次曲線常數，A為四階非球面系數、B六階非球面系數、C為八階非球面系數；HOR為衍射級次，C₁、C₂、C₃為衍射面系數，λ₀為設計中心波長；n為第三彎月形正透鏡的折射率，n₀為空氣折射率。

7.根據權利要求1所述大靶面小型化非制冷紅外連續變焦光學系統，其特征是：在第三彎月形正透鏡(5)與探測器(7)之間設置有紅外探測器窗口保護玻璃(6)。