[发明专利]基于复合式变焦超大变倍比红外连续变焦光学系统

说明书

本发明公开了一种基于复合式变焦超大变倍比红外连续变焦光学系统，沿光轴方向从物方到像方依次有：连续变焦组和二级变倍组；连续变焦组沿光轴方向从物方到像方依次包括主物镜组、次物镜组、一级变倍组、补偿组、固定组；二级变倍组沿光轴方向从物方到像方依次包括第一后组透镜、第二后组透镜和第三后组透镜；当一级变倍组与补偿组相距最远时，光学系统处于短焦；当一级变倍组与补偿组相距最近时，光学系统处于长焦；来自物方的光束经过连续变焦组会聚在固定组与第一后组透镜之间；第一后组透镜、第二后组透镜和第三后组透镜将连续变焦组所成的像最终成像在探测器靶面上。本发明超大变倍比连续变焦紧凑小型化设计，系统像质良好，成像清晰。

技术领域

本发明涉及光学领域，尤其涉及一种基于复合式变焦超大变倍比红外连续变焦光学系统。

背景技术

近年来，红外热成像技术得到了飞速发展，由于其具备众多优良特点，如被动接收红外辐射，隐蔽性高、不会被敌方电子干扰；精度高；图像易于观察等，在军事、车载、测温、电力巡线、边界安防等领域得到广泛应用，尤其在军事领域有着广泛应用。红外光学系统通过收集外界红外辐射能力并将其最终聚焦在探测器靶面上，是红外热像仪的重要组成部分。红外光学系统大致可分为定焦、两档、多档和连续变焦等形式。连续变焦光学系统可以实现大视场搜索以及小视场跟踪或识别，在变焦过程中可以保持观测目标持续变大或变小，使用上有着较大优势，因此，连续变焦光学系统在光电观测设备上有着较大的应用前景。

当变焦距光学系统的变倍比达到80倍以上时，采用传统的正负两组元机械补偿连续变焦设计方法，其设计难度将会骤增。一方面是由于超大变倍比连续变焦光学系统长短焦的像差分布会发生较大变化，一般只能采取放宽系统长度尺寸或增加透镜数量等方法来优化平衡光学像差，这样会导致镜头尺寸庞大、光学透过率低等问题；另一方面是因为当连续变焦光学系统的变倍比很大时，系统长短焦的入瞳位置也会变化较大，这将导致光学系统前几片透镜口径过大，进而将增加光学系统的外形尺寸。

发明内容

针对现有技术中超大变倍比连续变焦光学系统设计，若采用传统连续变焦设计方法，将会面临镜头尺寸庞大、光学透过率低等问题，本发明提供了一种超大变倍比连续变焦紧凑小型化的基于复合式变焦超大变倍比红外连续变焦光学系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种基于复合式变焦超大变倍比红外连续变焦光学系统，其特征在于，沿光轴方向从物方到像方依次有：连续变焦组和二级变倍组；

所述连续变焦组沿光轴方向从物方到像方依次包括主物镜组、次物镜组、一级变倍组、补偿组、固定组；

二级变倍组沿光轴方向从物方到像方依次包括第一后组透镜、第二后组透镜和第三后组透镜；

其中一级变倍组、补偿组及二级变倍组可沿光轴方向发生轴向移动进行变焦，在变焦过程中，一级变倍组与二级变倍组的运动方向相同，补偿组与一级变倍组、二级变倍组的运动方向相反；当一级变倍组与补偿组相距最远时，光学系统处于短焦；当一级变倍组与补偿组相距最近时，光学系统处于长焦；

来自物方的光束经过连续变焦组会聚在固定组与第一后组透镜之间；第一后组透镜、第二后组透镜和第三后组透镜将连续变焦组所成的像最终成像在探测器靶面上。

接上述技术方案，该光学系统光圈F数为5.5，波段为3.7～4.8μm，焦距为12～1000mm。

接上述技术方案，主物镜组、次物镜组、一级变倍组、补偿组、固定组、第一后组透镜、第二后组透镜和第三后组透镜各包含1片透镜。

接上述技术方案，主物镜组、次物镜组、一级变倍组、补偿组、固定组的光焦度分配为正—负—负—正—正结构。

接上述技术方案，主物镜组、次物镜组、一级变倍组、补偿组、固定组的透镜材料分别为硅、锗、锗、硅、锗。