[发明专利]半球空间远红外六倍连续变焦光学系统

说明书

本发明涉及一种半球空间远红外六倍连续变焦光学系统，属于航天远红外探测领域。本发明能够实现在大视场短焦距情况下搜索目标和小视场长焦距情况下识别目标的军事目的。该系统分别由在同一光轴上的前固定组、变倍组、补偿组和后固定组共九片红外透镜构成，该系统工作波段为8μm～12μm；连续变焦范围为：150mm～900mm；F数为1.3～3.0；探测器规模为：1k×1k；系统单像元尺寸为：30μm×30μm。可在半球空间，周视角度达到360°的范围内对目标进行探测与识别。系统成像质量良好，结构紧凑，在奈奎斯特频率为11lp/mm时MTF值均大于0.4，系统总长小于835mm。

技术领域

本发明涉及一种半球空间远红外六倍连续变焦光学系统，属于航天远红外探测领域。

背景技术

在空间光学探测领域，应用先进光学仪器进行相关目标探测与识别成为现代光学领域的前沿科技。目前，都是采用两个定焦距探测系统独立工作，分别完成宽视场搜索和小视场详查的任务，即需要研制两个系统协调工作，使得总系统整体重量和体积都非常大，同时还难以协调工作。因此，为了提高对空间目标探测与识别的效率，不可避免地需要采用变焦系统的结构形式来实现对重要目标更好的观察，以对不同视场不同距离的目标成像。

目前在空间远红外探测的应用中，国际上通用做法都是采用两个定焦距探测系统独立工作，分别完成宽视场搜索和小视场详查的任务，即需要研制两个系统协调工作，使得总系统整体重量和体积都非常大，同时还难以协调工作。

可见光变焦光学系统对空间目标的探测只能在白天进行，而且受到目标地区的气象以及光照条件的影响很大。由于红外变焦光学系统对空间目标的探测是基于红外辐射原理，因此克服了可见光变焦光学系统对时间的依赖性，可以全天候进行工作。另一方面，红外光学系统具有良好的环境适应能力，尤其是长波红外具有良好的穿透力，因此远红外变焦光学系统可以在恶劣的气象条件下(大雾，雨雪等)进行工作，可以弥补可见光变焦光学系统的不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种半球空间远红外六倍连续变焦光学系统，该系统能够实现在大视场短焦距情况下搜索目标和小视场长焦距情况下识别目标的目的。同一个系统，在变焦的情况下，同时实现搜索和识别。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

半球空间远红外六倍连续变焦光学系统，包括同轴排布的第一片透镜、第二片透镜、第三片透镜、第四片透镜、第五片透镜、第六片透镜、第七片透镜、第八片透镜和第九片透镜；第一片透镜、第二片透镜组成前固定组；第三片透镜、第四片透镜组成变倍组；第五片透镜、第六片透镜组成补偿组；第七片透镜、第八片透镜和第九片透镜组成后固定组。

所述的第一片透镜厚度为28.00mm～29.00mm，前表面曲率半径为446.75mm～448.84mm，后表面曲率半径为586.40mm～588.40mm，材料为GERMANIUM；优选第一片透镜厚度为28.50mm，前表面曲率半径为447.65mm,后表面曲率半径为587.61mm,材料为GERMANIUM(锗)；

所述的第二片透镜厚度为29.00mm～31.00mm，前表面曲率半径为312.85mm～314.52mm，后表面曲率半径为268.70mm～270.50mm，材料为ZNSE；优选第二片透镜厚度为30.50mm，前表面曲率半径为313.50mm,后表面曲率半径为269.90mm,材料为ZNSE(硒化锌)；

所述的第三片透镜厚度为26.50mm～28.00mm，前表面曲率半径为256.5mm～258.2mm，后表面曲率半径为246.80mm～248.50mm，材料为ZNSE；优选第三片透镜厚度为27.80mm，前表面曲率半径为258.00mm,后表面曲率半径为247.85mm,材料为ZNSE；