[發明專利]一種微小型的中波制冷紅外連續變焦光學系統

有效

• 申請號: 202210096912.8
• 申請日: 2022-01-25
• 公開（公告）號: CN114460728B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 吳海清;李同海;田海霞
• 申請（專利權）人: 凱邁（洛陽）測控有限公司
• 主分類號: G02B15/14
• 分類號: G02B15/14;G02B15/16
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

1.一種微小型的中波制冷紅外連續變焦光學系統，其特征是：包含從物方至像方依次同光軸設置的第一彎月形正透鏡(1)，第一彎月形負透鏡(2)，雙凹負透鏡(3)，雙凸正透鏡(4)，第二彎月形正透鏡(5)，第二彎月形負透鏡(6)，第三彎月形正透鏡(7)，第四彎月形正透鏡(8)和紅外探測器(9)；具有光焦度的透鏡總數為8片；第一彎月形正透鏡(1)、第一彎月形負透鏡(2)、第二彎月形正透鏡(5)、第二彎月形負透鏡(6)均彎向像方設置；第三彎月形正透鏡(7)、第四彎月形正透鏡(8)均彎向物方設置；第一彎月形正透鏡(1)、第一彎月形負透鏡(2)為前固定透鏡，第二彎月形負透鏡(6)，第三彎月形正透鏡(7)，第四彎月形正透鏡(8)為后固定透鏡；雙凹負透鏡(3)為變倍透鏡，通過雙凹負透鏡(3)沿著光軸的運動來實現焦距變化，雙凸正透鏡(4)為第一補償透鏡，第二彎月形正透鏡(5)為第二補償透鏡，通過雙凸正透鏡(4)、第二彎月形正透鏡(5)沿著光軸的運動來補償由于變倍透鏡移動所引起的像面離焦，從而實現變焦過程中的清晰成像；所述第一彎月形正透鏡(1)，第一彎月形負透鏡(2)，雙凹負透鏡(3)，雙凸正透鏡(4)，第二彎月形正透鏡(5)，第二彎月形負透鏡(6)，第三彎月形正透鏡(7)，第四彎月形正透鏡(8)的焦距滿足以下條件：

3.0f≤f₁≤3.2f，-17.0f≤f₂≤-16.0f，-0.60f≤f₃≤-0.50f，0.95f≤f₄≤1.15f，3.2f≤f₅≤3.6f，-0.9f≤f₆≤-0.7f，0.3f≤f₇≤0.5f，1.45f≤f₈≤1.65f；

其中，f為光學系統短焦時的焦距；

f₁為第一彎月形正透鏡(1)的有效焦距；

f₂為第一彎月形負透鏡(2)的有效焦距；

f₃為雙凹負透鏡(3)的有效焦距；

f₄為雙凸正透鏡(4)的有效焦距；

f₅為第二彎月形正透鏡(5)的有效焦距；

f₆為第二彎月形負透鏡(6)的有效焦距；

f₇為第三彎月形正透鏡(7)的有效焦距；

f₈為第四彎月形正透鏡(8)的有效焦距。

2.如權利要求1所述的微小型的中波制冷紅外連續變焦光學系統，其特征是：一次像面位于第二彎月形負透鏡(6)與第三彎月形正透鏡(7)之間。

3.如權利要求1所述的微小型的中波制冷紅外連續變焦光學系統，其特征是：出瞳處設有孔徑光闌，孔徑光闌與紅外探測器的冷光闌重合。

4.如權利要求1所述的微小型的中波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)的光學材料采用硅材料，第一彎月形負透鏡(2)的光學材料采用單晶鍺材料，雙凹負透鏡(3)的光學材料采用單晶鍺材料，雙凸正透鏡(4)的光學材料采用硅材料，第二彎月形正透鏡(5)的光學材料采用硒化鋅材料，第二彎月形負透鏡(6)的光學材料采用單晶鍺材料，第三彎月形正透鏡(7)的光學材料采用硅材料，第四彎月形正透鏡(8)的光學材料采用單晶鍺材料。

5.如權利要求1所述的微小型的中波制冷紅外連續變焦光學系統，其特征是：所述第一彎月形負透鏡(2)朝向物方一側的表面S3、雙凹負透鏡(3)朝向物方一側的表面S5、第二彎月形正透鏡(5)朝向物方一側的表面S9，第四彎月形正透鏡(8)朝向像方一側的表面S16均采用偶次非球面，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，距離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為透鏡表面垂直光軸方向的徑向坐標，k為透鏡表面的二次曲線常數，A為透鏡表面的四階非球面系數、B為透鏡表面的六階非球面系數、C為透鏡表面的八階非球面系數。

6.如權利要求1所述的微小型的中波制冷紅外連續變焦光學系統，其特征是：所述第二彎月形負透鏡(6)朝向物方一側的表面S11采用衍射非球面，非球面和衍射面作用于同一透鏡表面，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，距離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為透鏡表面垂直光軸方向的徑向坐標，k為透鏡表面的二次曲線常數，A為透鏡表面的四階非球面系數、B為透鏡表面的六階非球面系數、C為透鏡表面的八階非球面系數；HOR為透鏡表面的衍射級次，C₁、C₂、C₃為透鏡表面的衍射系數，n為透鏡光學材料的折射率，n₀為空氣的折射率，λ₀為光學系統設計中心波長。