CN107907978A - 一种带倍镜小型化红外连续变焦光学系统 - Google Patents

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赵菲菲
张良
白红涛
梁瑞冰
潘晓东
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Abstract

本发明涉及一种带倍镜小型化红外连续变焦光学系统，由倍镜、前固定组、变倍组、补偿组、后固定组、调焦镜组六组透镜组成，采用单透镜变倍组和单透镜补偿组联动，实现大变倍比，通过采用非球面、衍射面，降低高级像差、轴上点与轴外点像差、细光束与宽光束像差、各种色差并压缩轴向空间，在全视场、全孔径、全变焦范围内获得满意的像质，拆除倍镜后，在全视场、全孔径、全变焦范围内像质。

Description

一种带倍镜小型化红外连续变焦光学系统
技术领域
本发明属于光学技术领域，涉及一种带倍镜小型化红外连续变焦光学系统。
背景技术
红外连续变焦热像仪是一种焦距可连续变化、而像面位置保持稳定并且在变焦过程中像质保持良好的成像系统。定焦红外热像仪在像面上欲得到不同大小的像，必须改变目标物体与镜头之间的距离或更换不同焦距的镜头。而红外连续变焦热像仪可以连续改变系统焦距，因此，可以在像面上得到连续改变大小的目标像，对于光电探测及侦察、跟踪等都非常有利。
通常的红外连续变焦镜头，分辨率低(320×240)、采用双组联动或双透镜作为变倍镜或补偿镜，光路尺寸长，为缩短尺寸采用反射镜折转光路，复杂度高、公差敏感，镜片较多，难以满足高变倍比、小尺寸、高可靠性的实际使用需求。
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，本发明提出一种带倍镜小型化红外连续变焦光学系统，通过采用非球面、衍射面、合理分配焦距，将光学系统长度压缩为185mm内实现43.3mm～550mm焦距连续变焦，拆除倍镜后，长度为105mm，实现21.7mm～275mm焦距连续变焦。
技术方案
一种带倍镜小型化红外连续变焦光学系统，其特征在于：包括按光路走向依次为第一物镜4、第二物镜5、变倍镜6、补偿镜7、第一后固定镜8、第二后固定镜9、第三后固定镜10、第一调焦镜11和调焦视场光阑12；当调节变倍透镜6和补偿透镜7沿着光轴，由靠近第一后固定镜8的A1B1位置向第二物镜5方向移动，使得光学系统由最窄视场光路通过中间视场光路变为最宽视场光路；所述最窄视场焦距为275㎜、最宽视场焦距为21.7mm，变倍比为12.7倍。
按光路走向，在第一物镜4之前依次加上第一倍镜1、第二倍镜2和第三倍镜3，当调节变倍透镜6和补偿透镜7沿着光轴，由靠近第一后固定镜8的A1B1位置向第二物镜5方向移动，使得光学系统由最窄视场光路通过中间视场光路变为最宽视场光路；所述最窄视场焦距为550㎜、最宽视场焦距为43.3mm，变倍比12.7倍。
所述第一倍镜1、第二倍镜2、第一物镜4、补偿镜7和调焦视场光阑12采用硅玻璃材料。
所述和第三倍镜3、第二物镜5、变倍镜6、第一后固定镜8和第三后固定镜10采用锗玻璃材料。
所述第二后固定镜9采用硒化锌玻璃材料。
所述第一调焦镜11采用氟化钙玻璃材料。
所述第一物镜4、第二物镜5、变倍镜6、补偿镜7、第一后固定镜8、第二后固定镜9、第三后固定镜10、第一调焦镜11和调焦视场光阑12的光学参数为下表：
所述第一倍镜1、第二倍镜2和第三倍镜3的光学参数为下表：
有益效果
本发明提出的一种带倍镜小型化红外连续变焦光学系统，由倍镜、前固定组、变倍组、补偿组、后固定组、调焦镜组六组透镜组成，采用单透镜变倍组和单透镜补偿组联动，实现大变倍比，通过采用非球面、衍射面，降低高级像差、轴上点与轴外点像差、细光束与宽光束像差、各种色差并压缩轴向空间，在全视场、全孔径、全变焦范围内获得满意的像质，拆除倍镜后，在全视场、全孔径、全变焦范围内像质。
本发明的红外光学系统匹配F数5.5、640×480分辨率制冷探测器，在185mm长度内，实现43.3mm～550mm焦距连续变焦，包括倍镜、前固定组、变倍组、补偿组、后固定组、调焦镜组。该红外连续变焦光学系统，采用单透镜变倍组和单透镜补偿组联动，实现大变倍比，通过采用非球面、衍射面，降低高级像差、轴上点与轴外点像差、细光束与宽光束像差、各种色差并压缩轴向空间，在全视场和全孔径内获得满意的像质。拆除倍镜后，在105mm长度内，可实现21.7mm～275mm焦距连续变焦。
优越性为：
1小型化：通过采用非球面、衍射面、合理分配焦距，结构紧凑，实现了43.3mm～550mm焦距连续变焦，光学系统长度仅为185mm，在变焦过程中像质保持良好。
2.便于改变焦距，适应多种需求：通过简易拆卸倍镜，实现21.7mm～550mm焦距连续变焦，光学系统长度仅为105mm，在变焦过程中像质保持良好。
3.成像质量优：采用非球面、衍射面设计，使得连续变焦光学系统设计的自由度变大，光学系统优化设计可选择的变量增多，使得光学系统像差设计易于达到优良结果，获得优良像质。
附图说明
图1为本发明最窄视场光路示意图；
图2为本发明中间视场光路示意图a；
图3为本发明中间视场光路示意图b；
图4为本发明中间视场光路示意图c；
图5为本发明最宽视场光路示意图；
图6为本发明拆卸倍镜后最窄视场光路示意图；
图7为本发明拆卸倍镜后中间视场光路示意图a；
图8为本发明拆卸倍镜后中间视场光路示意图b；
图9为本发明拆卸倍镜后中间视场光路示意图c；
图10为本发明拆卸倍镜后最宽视场光路示意图。
1-第一倍镜，2-第二倍镜，3-第三倍镜，4-第一物镜，5-第二物镜，6-变倍镜，7-补偿镜，8-第一后固定镜，9-第二后固定镜，10-第三后固定镜，11-第一调焦镜，12-调焦视场光阑。
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
本发明实施例：按光路走向依次包括第一倍镜1、第二倍镜2、第三倍镜3、第一物镜4、第二物镜5、变倍镜6、补偿镜7、第一后固定镜8、第二后固定镜9、第三后固定镜10、第一调焦镜11、调焦视场光阑12；调焦视场光阑12后为探测器各个光学镜片；外界景物辐射经第一倍镜1、第二倍镜2、第三倍镜3、第一物镜4、第二物镜5、变倍镜6、补偿镜7、第一后固定镜8、第二后固定镜9、第三后固定镜10、第一调焦镜11、调焦视场光阑12聚焦到探测器焦平面上。当变倍镜6、补偿镜7处于图示A1B1位置时，构成光学系统最窄视场光路。当变倍镜6、补偿镜7沿轴向移动，处于图示A2B2位置时，构成光学系统最宽视场光路。在整个变焦过程中图像始终保持清晰。
最窄视场焦距为550㎜、最宽视场焦距为43.3mm，变倍比12.7倍；系统采用二次成像的方式；F数：5.5；全视场内畸变≤5％。
拆除倍镜后，按光路走向依次包括第一物镜4、第二物镜5、变倍镜6、补偿镜7、第一后固定镜8、第二后固定镜9、第三后固定镜10、第一调焦镜11、调焦视场光阑12组成。外界景物辐射经第一物镜4、第二物镜5、变倍镜6、补偿镜7、第一后固定镜8、第二后固定镜9、第三后固定镜10、第一调焦镜11、调焦视场光阑12聚焦到探测器焦平面上。当变倍镜6、补偿镜7处于图示A1B1位置时，构成光学系统最窄视场光路。当变倍镜6、补偿镜7沿轴向移动，处于图示A2B2位置时，构成光学系统最宽视场光路。在整个变焦过程中图像始终保持清晰。
拆除倍镜后，最窄视场焦距为275㎜、最宽视场焦距为21.7mm，变倍比12.7倍；系统采用二次成像的方式；F数：5.5；全视场内畸变≤5％。
其适用的探测器为像素数320×240、像素大小30μm的中波红外焦平面探测器或像素数640×480、像素大小15μm的中波红外焦平面探测器。
具体光学参数见下表所示。
表1光学系统数据表

Claims (8)

1.一种带倍镜小型化红外连续变焦光学系统，其特征在于：包括按光路走向依次为第一物镜[4]、第二物镜[5]、变倍镜[6]、补偿镜[7]、第一后固定镜[8]、第二后固定镜[9]、第三后固定镜[10]、第一调焦镜[11]和调焦视场光阑[12]；当调节变倍透镜[6]和补偿透镜[7]沿着光轴，由靠近第一后固定镜[8]的A1B1位置向第二物镜[5]方向移动，使得光学系统由最窄视场光路通过中间视场光路变为最宽视场光路；所述最窄视场焦距为275㎜、最宽视场焦距为21.7mm，变倍比为12.7倍。
2.根据权利要求1所述带倍镜小型化红外连续变焦光学系统，其特征在于：按光路走向，在第一物镜[4]之前依次加上第一倍镜[1]、第二倍镜[2]和第三倍镜[3]，当调节变倍透镜[6]和补偿透镜[7]沿着光轴，由靠近第一后固定镜[8]的A1B1位置向第二物镜[5]方向移动，使得光学系统由最窄视场光路通过中间视场光路变为最宽视场光路；所述最窄视场焦距为550㎜、最宽视场焦距为43.3mm，变倍比12.7倍。
3.根据权利要求1或2所述带倍镜小型化红外连续变焦光学系统，其特征在于：所述第一倍镜[1]、第二倍镜[2]、第一物镜[4]、补偿镜[7]和调焦视场光阑[12]采用硅玻璃材料。
4.根据权利要求1或2所述带倍镜小型化红外连续变焦光学系统，其特征在于：所述和第三倍镜[3]、第二物镜[5]、变倍镜[6]、第一后固定镜[8]和第三后固定镜[10]采用锗玻璃材料。
5.根据权利要求1或2所述带倍镜小型化红外连续变焦光学系统，其特征在于：所述第二后固定镜[9]采用硒化锌玻璃材料。
6.根据权利要求1或2所述带倍镜小型化红外连续变焦光学系统，其特征在于：所述第一调焦镜[11]采用氟化钙玻璃材料。
7.根据权利要求1所述带倍镜小型化红外连续变焦光学系统，其特征在于：所述第一物镜[4]、第二物镜[5]、变倍镜[6]、补偿镜[7]、第一后固定镜[8]、第二后固定镜[9]、第三后固定镜[10]、第一调焦镜[11]和调焦视场光阑[12]的光学参数为下表：
8.根据权利要求2所述带倍镜小型化红外连续变焦光学系统，其特征在于：所述第一倍镜[1]、第二倍镜[2]和第三倍镜[3]的光学参数为下表：
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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