[发明专利]一种消杂光无热化双视场切换红外光学系统

说明书

一种消杂光无热化双视场切换红外光学系统，包括两种光路，其中光路A包括前固定组1、切换组2、后固定组3、反射镜A4、反射镜B5，其中前固定组1为两片式，包括正透镜A6、负透镜A7，且正透镜A6位于负透镜A7左侧；切换组2包括负透镜B8、负透镜C9、正透镜B10，其中负透镜C9、正透镜B10组成两片式组，而负透镜B8位于负透镜C9、正透镜B10左侧；切换组2右侧为反射镜A4，在反射镜A4的上方为后固定组3，后固定组3包括负透镜D11、正透镜C12、正透镜D13，其中负透镜D11、正透镜C12组成两片式组，而反射镜B5位于负透镜D11、正透镜C12的上方。光路B同样包括前固定组、反射镜、后固定组，其与光路A的区别在于不包括切换组。

技术领域

该技术属于红外光学领域，具体涉及一种消杂光无热化双视场切换红外光学系统。

背景技术

目前双视场光学系统主要有两种型式：一种是切换式，另一种是步进式。切换式双视场光学系统通过将某透镜组切入光路或切出光路实现宽/窄视场模式的切换；步进式双视场光学系统通过轴向移动某透镜组实现宽/窄视场模式的切换。

受温度变化影响光学系统的焦面位置及成像质量将发生变化，尤其在双视场切换过程中，光路的改变使得系统焦面和成像质量产生变化，在双视场切换光学系统中需予以消除或减弱。

同时由于存在视场切换，光学系统需适应大小两种视场，系统中较容易有视场外杂散光进入，杂散光的存在将降低系统的信噪比，影响系统成像质量，需在设计中考虑抑制杂散光。

本专利基于双视场切换红外光学系统中温度变化和杂散光影响，引入被动式无热化设计方法，通过光学材料间的匹配实现双视场光学系统的无热化设计，同时系统选用二次成像光学型式，并加入视场光阑实现消杂光，通过反射镜折转光路可适应小空间安装。系统共由三组透镜及两片反射镜组成，经过无热化设计，成像质量良好。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种消杂光无热化双视场切换红外光学系统,利用材料间的性能参数匹配实现光学被动式无热化设计，满足温度变化环境的使用要求，通过光学结构型式添加视场光阑达到消杂光的目的，利用反射镜折转光路实现以适应小空间安装。

本发明的技术方案如下：一种消杂光无热化双视场切换红外光学系统，包括光路A，光路A包括前固定组、切换组、后固定组、反射镜A、反射镜B，其中前固定组为两片式，包括正透镜A、负透镜A，且正透镜A位于负透镜A左侧；切换组包括负透镜B、负透镜C、正透镜B，其中负透镜C、正透镜B组成两片式组，而负透镜B位于负透镜C、正透镜B左侧；切换组右侧为反射镜A，在反射镜A的上方为后固定组，后固定组包括负透镜D、正透镜C、正透镜D，其中负透镜D、正透镜C组成两片式组，而反射镜B位于负透镜D、正透镜C的上方。

还包括光路B，光路B同样包括前固定组、反射镜、后固定组，其与光路A的区别在于不包括切换组。

前固定组、切换组、后固定组的镜片材料选用硅、锗和硫化锌

前固定组、切换组、后固定组以铝合金作为镜筒材料。

本发明的显著效果在于：

1)在切换式双视场系统的基础上引入光学被动式无热化设计方法，系统内部通过材料匹配实现无热化，不增加其余的结构，稳定性好，可保证在较宽温度范围内不同视场模式下的成像性能良好；

2)采用二次成像光学结构型式可为系统消杂光提供有利条件，在规避掉可能产生杂光的典型结构的基础上，系统在小视场经过非均匀校正之后，切换到大视场，在像面上出现了黑圈。黑圈内部为探测器冷光阑经过系统透镜反射所成的像，黑圈外部区域为系统内部零件发热经过镜片反射进入探测器所带来的杂散光。在系统一次焦平面上添加视场光阑可有效抑制系统杂散光，结合系统结构设计可实现系统消杂光，效果如图1所示；