CN106707502B - 一种超长焦距红外多视场光路系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超长焦距红外多视场光路系统，以前组物镜、调焦透镜组、第一固定反射镜、第二固定反射镜、会聚透镜组以及探测器组成小视场光路；电机驱动中视场透镜组切入小视场光路的前组物镜和调焦透镜组之间构成中视场光路；电机驱动大视场透镜组切入小视场光路的前组物镜和调焦透镜组之间构成大视场光路；电机驱动超小视场透镜组切入小视场光路的第一固定反射镜和第二固定反射镜之间构成超小视场光路。优点在于通过采用切入不同变倍透镜组的方法实现红外多视场的转换，该方法能够保证各个视场都具有高的光轴精度，同时保证各个视场都具有高的光学透过率，而且视场切换机构简单、到位精度高、易于控制。

Description

一种超长焦距红外多视场光路系统
技术领域
本发明属于红外光路技术，涉及一种超长焦距红外多视场光路系统。
背景技术
光电探测系统，根据需求的不同通常需要红外成像系统具备小、中、大三个视场分别用于目标识别、探测及辅助导航和大范围搜索功能。
国内外红外多视场光学系统的构型以双视场和三视场光学系统为主，其中，视场切换方式分为切入方式和轴向移动方式。切入方式通过不同变倍镜组切换的方式实现视场的转换，该方式的优点是小视场具有最高的光轴精度和最高的光学透过率。缺点是大、中视场光学透过率低，并且由于采用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。轴向移动方式多视场光学系统通过变倍透镜组与补偿透镜组在光轴上的不同位置实现视场间的转换，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，所有光学元件为多个视场所共用，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。
随着应用的不断深入与扩展，需要对目标进行辨别和认清，这就要求光学系统具有更高的分辨能力和更多的光学视场，目前的三视场光学系统已经不能满足系统的实际使用需求，需要对三视场光学系统进行扩展，增加超长焦距的超小光学视场。
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，本发明提出一种超长焦距红外多视场光路系统。
技术方案
一种超长焦距红外多视场光路系统，其特征在于包括前组物镜1、调焦透镜组2、第一固定反射镜3、第二固定反射镜4和会聚透镜组5的小视场光路；包括改变视场光路的中视场透镜组6、大视场透镜组7和超小视场透镜组8；小视场光路的构成为自物方到像方沿光轴路依次是：前组物镜1、调焦透镜组2和第一固定反射镜3；沿第一固定反射镜3的反射光路上为第二固定反射镜4，会聚透镜组5的第一会聚透镜5-1、第二会聚透镜5-2和第三会聚透镜5-3依次位于第二固定反射镜4的反射光路上；在小视场光路中，将中视场透镜组6切入前组物镜1和调焦透镜组2之间构成中视场光路，第一中视场透镜6-1位于前组物镜1一侧，第二中视场透镜6-2位于调焦透镜组 2一侧；在小视场光路中，将大视场透镜组7切入前组物镜1和调焦透镜组2之间构成大视场光路，第一大视场透镜7-1位于前组物镜1一侧，第二大视场透镜7-2位于调焦透镜组2一侧；在小视场光路中，将超小视场透镜组8切入第一固定反射镜3和第二固定反射镜4之间构成超小视场光路，第一超小视场透镜8-1、第二超小视场透镜8-2和第三超小视场透镜8-3依次位于第一固定反射镜3和第二固定反射镜4之间。
在会聚透镜组5光路之后设有探测器，构成超长焦距红外多视场探测装置。
所述中视场透镜组6、大视场透镜组7和超小视场透镜组8的小视场光路中的切入和切出采用电机驱动。
所述小视场、中视场、大视场适用的F数为：2或3或4。
所述超小视场适用的F数为：5或5.5或6。
所述探测器为像素数320×240、像素大小30μm的焦平面探测器或像素数640×480、像素大小15μm的焦平面探测器；其适用波长：3μm～5μm或8μm～12μm。
所述小视场焦距范围为300mm～640mm，光路器件参数配比如下，单位为mm：
所述中视场焦距范围为100mm～150mm，中视场透镜组参数配比如下，单位为mm：
所述大视场焦距为12mm～34mm，大视场透镜组参数配比如下，单位为mm：
所述超小视场焦距范围为800mm～1200mm，超小视场透镜组光学参数配比如下，单位为mm：
有益效果
本发明提出的一种超长焦距红外多视场光路系统，以前组物镜1、调焦透镜组2、第一固定反射镜3、第二固定反射镜4、会聚透镜组5以及探测器9组成小视场光路；电机驱动中视场透镜组6切入小视场光路的前组物镜1和调焦透镜组2之间构成中视场光路；电机驱动中视场透镜组6切出小视场光路，同时驱动大视场透镜组7切入小视场光路的前组物镜1和调焦透镜组2之间构成大视场光路；电机驱动大视场透镜组 7切出小视场光路，同时驱动超小视场透镜组8切入小视场光路的第一固定反射镜3 和第二固定反射镜4之间构成超小视场光路；电机驱动超小视场透镜组8切出小视场光路，光路恢复为小视场光路，实现小、中、大、超小光学视场的转换。
优点在于通过采用切入不同变倍透镜组的方法实现红外多视场的转换，该方法能够保证各个视场都具有高的光轴精度，同时保证各个视场都具有高的光学透过率，而且视场切换机构简单、到位精度高、易于控制。
1多视场：针对不同的使用需求，可提供超小视场、小视场、中视场、大视场多个光学视场。超小视场用于远距离目标的辨别和认清、小视场用于远距离目标的识别、中视场用于目标的探测、大视场用于大范围搜索。
2光路构型简单：在不改变现有小视场光路构型的基础上，通过在反射镜之间增加透镜组的方法实现了超小视场超长焦距，易于工程实现。
3成像质量优：通过引入非球面和衍射面优化像质，保证各个光学视场均可获得优良像质。
附图说明
图1为本发明小视场光路示意图；
图2为本发明中视场光路示意图；
图3为本发明大视场光路示意图；
图4为本发明超小视场光路示意图。
1-前组物镜，2-调焦透镜组，3-第一固定反射镜，4-第二固定反射镜，5-会聚透镜组，6-中视场透镜组，7-大视场透镜组，8-超小视场透镜组，9-探测器。
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
图1-图4是通过采用切入不同变倍透镜组的方法实现超小、小、中、大光学视场的光路原理图。
前组物镜1、调焦透镜组2、第一固定反射镜3、第二固定反射镜4、会聚透镜组 5以及探测器9组成小视场光路；电机驱动中视场透镜组6切入小视场光路的前组物镜1和调焦透镜组2之间构成中视场光路；电机驱动中视场透镜组6切出小视场光路，同时驱动大视场透镜组7切入小视场光路的前组物镜1和调焦透镜组2之间构成大视场光路；电机驱动大视场透镜组7切出小视场光路，同时驱动超小视场透镜组8切入小视场光路的固定反射镜3和固定反射镜4之间构成超小视场光路；电机驱动超小视场透镜组8切出小视场光路，光路恢复为小视场光路，实现小、中、大、超小光学视场的转换。
具体光学参数见下表所示。
小视场光路光学参数表单位：mm
中视场透镜组光学参数表单位：mm
大视场透镜组光学参数表单位：mm
超小视场透镜组光学参数表单位：mm

Claims (10)

1.一种超长焦距红外多视场光路系统，其特征在于包括前组物镜(1)、调焦透镜组(2)、第一固定反射镜(3)、第二固定反射镜(4)和会聚透镜组(5)的小视场光路；包括改变视场光路的中视场透镜组(6)、大视场透镜组(7)和超小视场透镜组(8)；小视场光路的构成为自物方到像方沿光轴路依次是：前组物镜(1)、调焦透镜组(2)和第一固定反射镜(3)；沿第一固定反射镜(3)的反射光路上为第二固定反射镜(4)，会聚透镜组(5)的第一会聚透镜(5-1)、第二会聚透镜(5-2)和第三会聚透镜(5-3)依次位于第二固定反射镜(4)的反射光路上；在小视场光路中，将中视场透镜组(6)切入前组物镜(1)和调焦透镜组(2)之间构成中视场光路，第一中视场透镜(6-1)位于前组物镜(1)一侧，第二中视场透镜(6-2)位于调焦透镜组(2)一侧；在小视场光路中，将大视场透镜组(7)切入前组物镜(1)和调焦透镜组(2)之间构成大视场光路，第一大视场透镜(7-1)位于前组物镜(1)一侧，第二大视场透镜(7-2)位于调焦透镜组(2)一侧；在小视场光路中，将超小视场透镜组(8)切入第一固定反射镜(3)和第二固定反射镜(4)之间构成超小视场光路，第一超小视场透镜(8-1)、第二超小视场透镜(8-2)和第三超小视场透镜(8-3)依次位于第一固定反射镜(3)和第二固定反射镜(4)之间。
2.根据权利要求1所述超长焦距红外多视场光路系统，其特征在于：在会聚透镜组(5)光路之后设有探测器，构成超长焦距红外多视场探测装置。
3.根据权利要求1或2所述超长焦距红外多视场光路系统，其特征在于：所述中视场透镜组(6)、大视场透镜组(7)和超小视场透镜组(8)的小视场光路中的切入和切出采用电机驱动。
4.根据权利要求1或2所述超长焦距红外多视场光路系统，其特征在于：所述小视场、中视场、大视场适用的F数为：2或3或4。
5.根据权利要求1或2所述超长焦距红外多视场光路系统，其特征在于：所述超小视场适用的F数为：5或5.5或6。
6.根据权利要求2所述超长焦距红外多视场光路系统，其特征在于：所述探测器为像素数320×240、像素大小30μm的焦平面探测器或像素数640×480、像素大小15μm的焦平面探测器；其适用波长：3μm～5μm或8μm～12μm。
7.根据权利要求1或2所述超长焦距红外多视场光路系统，其特征在于：所述小视场焦距范围为300mm～640mm，光路器件参数配比如下，单位为mm：
8.根据权利要求1或2所述超长焦距红外多视场光路系统，其特征在于：所述中视场焦距范围为100mm～150mm，中视场透镜组参数配比如下，单位为mm：
9.根据权利要求1或2所述超长焦距红外多视场光路系统，其特征在于：所述大视场焦距为12mm～34mm，大视场透镜组参数配比如下，单位为mm：
10.根据权利要求1或2所述超长焦距红外多视场光路系统，其特征在于：所述超小视场焦距范围为800mm～1200mm，超小视场透镜组光学参数配比如下，单位为mm：
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