CN101598854A - 红外三视场光学成像系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种红外三视场光学成像系统，包括由沿入射方向的主光轴设置的多个透镜组成的定视场红外光学成像装置，还包括视场调节装置，视场调节装置包括转动装配在定视场红外光学成像装置前方的前置望远镜物镜组，所述前置望远镜物镜组的转动轴处于主光轴上并与主光轴垂直，所述前置望远镜物镜组是以转动轴线相对间隔设置的同光轴的第一、第二两组透镜构成，第一、第二两组透镜之间留有供入射光通过的间隙。本发明的通过前置望远镜组旋转实现三视场的转换，不仅能够保证光学系统具有较高的光轴精度和光学透过率，而且重量轻、运动机构简单易于控制。

Description

红外三视场光学成像系统
技术领域
本发明属于红外波段的光学成像系统的改进，尤其涉及红外三视场光学成像系统。
背景技术
国内外红外三视场光学系统的实现方式，分为径向切入方式和轴向移动方式。径向切入方式三视场光学系统通过不同变倍镜组切换的方式实现三视场的转换，该方式的优点是窄视场具有最高的光轴精度和最高的光学透过率。缺点是由于采用径向切换方式造成了系统径向尺寸过大、运动机构复杂并且重量较重。轴向移动方式三视场光学系统通过变倍镜组与补偿镜组在光轴上的不同位置实现三视场的转换，该方式的优点是系统的体积小、重量轻。缺点是由于采用轴向移动的方式，所有光学元件为三个视场所共用，造成了整个光学系统的透过率偏低、光轴与视场到位精度不高。
发明内容
本发明的目的是提供一种旋转变倍式红外三视场光学系统，能够在保证系统的光轴精度和高的光学透过率的同时有效地缩短系统的径向尺寸，使红外三视场同时具有高的成像质量及效果。
本发明的技术方案是，一种红外三视场光学成像系统，包括由沿入射方向的主光轴设置的多个透镜组成的定视场红外光学成像装置，还包括视场调节装置，视场调节装置包括转动装配在定视场红外光学成像装置前方的前置望远镜物镜组，所述前置望远镜物镜组的转动轴处于主光轴上并与主光轴垂直，所述前置望远镜物镜组是以转动轴线相对间隔设置的同光轴的第一、第二两组透镜构成，第一、第二两组透镜之间留有供入射光通过的间隙。
所述定视场红外光学成像装置包括沿光入射方向顺序设置的前组红外物镜、调焦透镜组、汇聚透镜组、像平面处设置的探测器焦平面。
所述视场调节装置还包括驱动前置望远镜物镜组转动的驱动电机。
本发明的通过前置望远镜组旋转实现三视场的转换，不仅能够保证光学系统具有较高的光轴精度和光学透过率，而且重量轻、运动机构简单易于控制。本发明具有以下优点：1、多视场，针对不同的使用需求，可提供窄、中、宽三个光学视场，窄视场用于远距离目标的识别；中视场用于目标的探测；宽视场用于昼夜辅助导航及起降。2、光轴精度高，中视场光路为光学系统的基本光路，其中无运动部件，光机装调可保证中视场光轴达到很高的精度，同时，宽、窄视场采用旋转方式转换，光轴易于保证。3、构型简单，采用前置望远系统旋转的方式实现三视场转换，有效地简化了系统构型，控制方式简单易于实现。
附图说明
图1是本发明调节到中视场光路时的结构示意图；
图2是本发明调节到窄视场光路时的结构示意图；
图3是本发明调节到宽视场光路时的结构示意图。
具体实施方式
如图1、图2、图3所示，本发明的红外光学成像系统，包括沿光入射方向顺序设置的视场调节装置、前组红外物镜2、调焦透镜组3、汇聚透镜组4，并在该光学系统的像平面处设有探测器焦平面5。所述前组红外物镜2、调焦透镜组3、汇聚透镜组4处于同一条光轴上，该光轴为成像系统的主光轴。所述视场调节装置包括转动装配在前组红外物镜2前方的前置望远镜物镜组1，所述前置望远镜物镜组1的转动轴A处于主光轴上并与主光轴垂直，所述前置望远镜物镜组1以转动轴线相对间隔设置的第一、第二两组透镜构成，第一、第二两组透镜之间留有供入射光通过的间隙。另设有驱动前置望远镜物镜组1的驱动电机。
初始状态下，本发明红外光学成像系统的前置望远镜组1处于图1所示的初始位置，前置望远镜组1的光轴与主光轴垂直，入射光从前置望远镜组1的两组透镜之间通过，前组红外物镜2、调焦透镜组3、汇聚透镜组4、探测器焦平面5形成中视场光路为基础光路。
如图2所示，当电机驱动前置望远镜组1在初始状态下顺时针旋转90度进入中视场光路的前组红外物镜2之前，并使望远镜组1的光轴与中视场的光轴重合，望远镜组1与前组红外物镜2结合成为窄视场物镜，与调焦透镜组3、汇聚透镜组4、探测器焦平面5组成窄视场光路。当电机驱动前置望远镜组1在初始状态下逆时针旋转90度，回到初始位置，前组红外物镜2、调焦透镜组3、汇聚透镜组4、探测器焦平面5恢复为中视场光路。
如图3所示，电机驱动前置望远镜组1在初始状态下逆时针旋转90度进入中视场光路的前组红外物镜1之前，并使倒置的望远镜组1的光轴与中视场的光轴重合，倒置的望远镜组1与前组红外物镜2结合成为宽视场物镜，与调焦透镜组3、汇聚透镜组4、探测器焦平面5组成宽视场光路；电机驱动前置望远镜组1顺时针旋转90度，回到初始位置，前组红外物镜2、调焦透镜组3、汇聚透镜组4与探测器焦平面5恢复为中视场光路。实现宽、中、窄三视场的旋转变换。

Claims (3)

1.一种红外三视场光学成像系统，包括由沿入射方向的主光轴设置的多个透镜组成的定视场红外光学成像装置，其特征在于：还包括视场调节装置，视场调节装置包括转动装配在定视场红外光学成像装置前方的前置望远镜物镜组，所述前置望远镜物镜组的转动轴处于主光轴上并与主光轴垂直，所述前置望远镜物镜组是以转动轴线相对间隔且同光轴设置的第一、第二两组透镜构成，第一、第二两组透镜之间留有供入射光通过的间隙，第一、第二两组透镜的光轴在转动时具有与主光轴垂直或正、反向重合三种状态分别对应光学系统的中、宽、窄三种视场。
2.根据权利要求1所述的红外三视场光学成像系统，其特征在于：所述定视场红外光学成像装置包括沿光入射方向顺序设置的前组红外物镜、调焦透镜组、汇聚透镜组、像平面处设置的探测器焦平面。
3.根据权利要求1或2所述的红外三视场光学成像系统，其特征在于：所述视场调节装置还包括驱动前置望远镜物镜组转动的驱动电机。
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