[发明专利]一种带倍镜小型化红外连续变焦光学系统

说明书

技术领域

本发明属于光学技术领域，涉及一种带倍镜小型化红外连续变焦光学系统。

背景技术

红外连续变焦热像仪是一种焦距可连续变化、而像面位置保持稳定并且在变焦过程中像质保持良好的成像系统。定焦红外热像仪在像面上欲得到不同大小的像，必须改变目标物体与镜头之间的距离或更换不同焦距的镜头。而红外连续变焦热像仪可以连续改变系统焦距，因此，可以在像面上得到连续改变大小的目标像，对于光电探测及侦察、跟踪等都非常有利。

通常的红外连续变焦镜头，分辨率低(320×240)、采用双组联动或双透镜作为变倍镜或补偿镜，光路尺寸长，为缩短尺寸采用反射镜折转光路，复杂度高、公差敏感，镜片较多，难以满足高变倍比、小尺寸、高可靠性的实际使用需求。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种带倍镜小型化红外连续变焦光学系统，通过采用非球面、衍射面、合理分配焦距，将光学系统长度压缩为185mm内实现43.3mm～550mm焦距连续变焦，拆除倍镜后，长度为105mm，实现21.7mm～275mm焦距连续变焦。

技术方案

一种带倍镜小型化红外连续变焦光学系统，其特征在于：包括按光路走向依次为第一物镜4、第二物镜5、变倍镜6、补偿镜7、第一后固定镜8、第二后固定镜9、第三后固定镜10、第一调焦镜11和调焦视场光阑12；当调节变倍透镜6和补偿透镜7沿着光轴，由靠近第一后固定镜8的A1B1位置向第二物镜5方向移动，使得光学系统由最窄视场光路通过中间视场光路变为最宽视场光路；所述最窄视场焦距为275㎜、最宽视场焦距为21.7mm，变倍比为12.7倍。

按光路走向，在第一物镜4之前依次加上第一倍镜1、第二倍镜2和第三倍镜3，当调节变倍透镜6和补偿透镜7沿着光轴，由靠近第一后固定镜8的A1B1位置向第二物镜5方向移动，使得光学系统由最窄视场光路通过中间视场光路变为最宽视场光路；所述最窄视场焦距为550㎜、最宽视场焦距为43.3mm，变倍比12.7倍。

所述第一倍镜1、第二倍镜2、第一物镜4、补偿镜7和调焦视场光阑12采用硅玻璃材料。

所述和第三倍镜3、第二物镜5、变倍镜6、第一后固定镜8和第三后固定镜10采用锗玻璃材料。

所述第二后固定镜9采用硒化锌玻璃材料。

所述第一调焦镜11采用氟化钙玻璃材料。

所述第一物镜4、第二物镜5、变倍镜6、补偿镜7、第一后固定镜8、第二后固定镜9、第三后固定镜10、第一调焦镜11和调焦视场光阑12的光学参数为下表：

所述第一倍镜1、第二倍镜2和第三倍镜3的光学参数为下表：

有益效果

本发明提出的一种带倍镜小型化红外连续变焦光学系统，由倍镜、前固定组、变倍组、补偿组、后固定组、调焦镜组六组透镜组成，采用单透镜变倍组和单透镜补偿组联动，实现大变倍比，通过采用非球面、衍射面，降低高级像差、轴上点与轴外点像差、细光束与宽光束像差、各种色差并压缩轴向空间，在全视场、全孔径、全变焦范围内获得满意的像质，拆除倍镜后，在全视场、全孔径、全变焦范围内像质。

本发明的红外光学系统匹配F数5.5、640×480分辨率制冷探测器，在185mm长度内，实现43.3mm～550mm焦距连续变焦，包括倍镜、前固定组、变倍组、补偿组、后固定组、调焦镜组。该红外连续变焦光学系统，采用单透镜变倍组和单透镜补偿组联动，实现大变倍比，通过采用非球面、衍射面，降低高级像差、轴上点与轴外点像差、细光束与宽光束像差、各种色差并压缩轴向空间，在全视场和全孔径内获得满意的像质。拆除倍镜后，在105mm长度内，可实现21.7mm～275mm焦距连续变焦。

优越性为：

1小型化：通过采用非球面、衍射面、合理分配焦距，结构紧凑，实现了43.3mm～550mm焦距连续变焦，光学系统长度仅为185mm，在变焦过程中像质保持良好。

2.便于改变焦距，适应多种需求：通过简易拆卸倍镜，实现21.7mm～550mm焦距连续变焦，光学系统长度仅为105mm，在变焦过程中像质保持良好。

3.成像质量优：采用非球面、衍射面设计，使得连续变焦光学系统设计的自由度变大，光学系统优化设计可选择的变量增多，使得光学系统像差设计易于达到优良结果，获得优良像质。