[发明专利]一种紧凑型无热化中波红外双视场快速变倍镜头

说明书

一种紧凑型无热化中波红外双视场快速变倍镜头解决了长焦距中波谱段的双视场无热化问题。该光学镜头实现U型结构折叠光路，沿光线入射方向依次设置前固定镜组、第一反射镜、中固定镜组、第二反射镜、变倍切换镜组，后固定镜组、中波制冷型红外探测器。变倍切换镜组设置与一次像面后方，通过变倍切换镜组在光路中的切入/切出实现不同视场的转换，即光学系统焦距的变化，镜头的焦距为400mm和200mm两档。采用切换式变倍方式实现快速变倍功能，变倍后像面一致性较好。采用Si、Ge、ZnSe、ZnS四种材料实现双视场‑40℃至+60℃无热化变倍设计，匹配F/4制冷型探测器，用于像面不大于12.3mm，像元尺寸不小于15μm的探测器。

技术领域

本发明涉及光电成像设备领域，具体涉及一种紧凑型无热化中波红外双视场快速变倍镜头。

背景技术

光电设备主要由光学镜头、探测器以及外围电路和设备组成，光学镜头是一个重要组成部分。红外光电设备具有全天时、高分辨、环境适应性强等优势，从而被广泛应用。在一些安防应用中，中波红外具有其特殊的意义，对于快速移动目标，双视场的设计极大的方便了不同物距下对目标的监视，但同时对双视场切换时间提出了较高的要求。由于红外材料种类有限，热膨胀系数较大，故无热化设计相对较难，对于变倍型镜头而言更加困难。此外，光学镜头景深随着光学镜头的焦距变长会相对变短，导致无热化设计更加困难。

综上所述，在光学镜头设计中如何解决长焦距中波谱段的双视场无热化问题，仍是一项技术难题。

发明的内容

本发明的目的是解决长焦距中波谱段的双视场无热化问题，而提供一种紧凑型无热化中波红外双视场快速变倍镜头。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案如下：

一种紧凑型无热化中波红外双视场快速变倍镜头，其特征之处在于：镜筒内设置前固定镜组、第一反射镜、中固定镜组、第二反射镜、变倍切换镜组、后固定镜组、中波制冷型红外探测器；

光线入射至镜筒内，先经过前固定镜组后被第一反射镜反射，再依次经过中固定镜组、第二反射镜，第二反射镜反射后依次穿过变倍切换镜组、后固定镜组，再被中波制冷型红外探测器接收；

采用二次成像结构设计，所述变倍切换镜组设置于一次像面后方；变倍切换镜组切入光路时为系统为长焦状态，切出时为短焦状态；

所述前固定镜组是由沿着入射光线传输方向依次叠放的两片透镜组成，分别是第一透镜和第二透镜，且分别采用Si和Ge材料制成；

所述中固定镜组是由沿着入射光线传输方向依次叠放的两片透镜组成，分别是第三透镜和第四透镜，且分别采用ZnSe和Ge材料制成；

所述变倍切换镜组是由沿着入射光线传输方向依次叠放的两片透镜组成，分别是第一变倍镜、第二变倍镜，且分别采用ZnSe和Ge材料制成；

所述后固定镜组是由沿着入射光线传输方向依次叠放的两片透镜组成，分别是分别是第五透镜和第六透镜，且分别采用ZnS和Si材料制成。

进一步地，光路为U型结构折叠光路，前固定镜组一侧是光线入射口，另一侧沿入射光线传输方向依次设置第一反射镜、中固定组与第二反射镜，且第一反射镜、第二反射镜均与入射光线光轴夹角均为45°，变倍切换镜组、后固定镜组、中波制冷型红外探测器设置在前固定镜组与第二反射镜之间。

进一步地，所述前固定镜组的光焦度的满足条件为：0.028＜光焦度绝对值＜0.032。

进一步地，所述中固定镜组的光焦度的满足条件为：0.0028＜光焦度绝对值＜0.0032。

进一步地，所述变倍切换镜组的光焦度的满足条件为：0.14＜光焦度绝对值＜0.15。

进一步地，所述后固定镜组的光焦度的满足条件为：0.078＜光焦度绝对值＜0.081。