CN109116528A - 一种切入切出式双视场红外光学系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种切入切出式双视场红外光学系统，本发明系统包括：透镜A（1）、透镜B（2）、透镜C（3）、透镜D（4）、透镜E（5）、透镜F（6）、透镜G（7）、切换透镜H（8）和切换透镜I（9），其中透镜A（1）、透镜B（2）、透镜C（3）、透镜D（4）、透镜E（5）、透镜F（6）和透镜G（7）同轴顺次排列，切换透镜H（8）和切换透镜I（9）相对排列，构成视场切换镜组，视场切换镜组位于透镜B（2）和透镜C（3）之间并能够通过90度旋转框架进行90度旋转。本发明系统能够有效满足红外探测系统搜索目标所需的宽视场和稳定跟踪目标所需的窄视场这两项要求，成像质量良好，满足冷光阑效率100%的要求。

Description

一种切入切出式双视场红外光学系统
技术领域
本发明涉及一种双视场红外光学系统，特别是一种切入切出式双视场红外光学系统。
背景技术
近年来随着红外探测技术的发展，对红外光学系统的要求也越来越多样化，传统的红外光学系统一般是单一视场设计，红外探测系统搜索目标所需的宽视场和稳定跟踪目标所需的窄视场这两项要求无法同时得到满足。目前采用连续变焦距光学系统，但连续变焦距光学系统设计难度较大，且在变焦过程中内部剩余反射容易在探测器像面形成鬼像，冷光阑效率100%的要求也增加了连续变焦设计的复杂程度。
发明内容
本发明目的在于提供一种切入切出式双视场红外光学系统，解决传统单一视场设计的镜头无法同时满足红外探测系统搜索目标所需的宽视场和稳定跟踪目标所需的窄视场这两项要求的问题。
一种切入切出式双视场红外光学系统，包括：透镜A、透镜B、透镜C、透镜D、透镜E、透镜F和透镜G，还包括：切换透镜H和切换透镜I。
其中透镜A、透镜B、透镜C、透镜D、透镜E、透镜F和透镜G同轴顺次排列。
其中透镜A、透镜B、透镜C和透镜D构成一次成像镜组，位于一次中间像面之前；透镜E、透镜F和透镜G构成中继转像镜组，位于一次中间像面和探测器光敏面之间；切换透镜H和切换透镜I相对排列，构成视场切换镜组，视场切换镜组位于透镜B和透镜C之间的汇聚光路中并能够通过90度旋转框架进行90度旋转。
切入切出式双视场红外光学系统工作时，红外光线从透镜A进入，由透镜A和透镜D承担正光焦度，透镜B和透镜C承担负光焦度来抵消部分色差，通过优化分配透镜之间的焦距比，抵消四个透镜的大部分色差，实现一次中间像面处的像差平衡。在中继转像镜组中，透镜E和透镜G承担正光焦度，透镜F承担负光焦度，通过优化分配透镜之间的焦距比抵消大部分色差并补偿一次成像镜组的残余像差。在视场切换镜组中，通过优化分配切换透镜之间的焦距比，同时实现小视场和大视场的良好像质并避免视场切换镜组在切出位置与小视场成像光路之间的干涉，其中小视场对应切出位置，大视场对应切入位置。
更优的，其中透镜A（1）和透镜D（4）为Si材料的正透镜，透镜B（2）和透镜C（3）为Ge材料的负透镜，透镜E（5）为Si材料，透镜F（6）的材料为ZnS材料，透镜G（7）为Ge材料。
更优的，其中切换透镜H（8）为ZnS材料的负透镜，切换透镜I（9）为Si材料的正透镜。
本发明能够有效满足红外探测系统搜索目标所需的宽视场和稳定跟踪目标所需的窄视场这两项要求，同时能达到良好的成像质量和满足冷光阑效率100%的要求。
附图说明
图1 一种切入切出式双视场红外光学系统的结构图。
1.透镜A 2.透镜B 3.透镜C 4.透镜D 5.透镜E 6.透镜F 7.透镜G 8.切换透镜H 9.切换透镜I。
具体实施方式
一种切入切出式双视场红外光学系统，包括：透镜A1、透镜B2、透镜C3、透镜D4、透镜E5、透镜F6和透镜G7，还包括：切换透镜H8和切换透镜I9。
所述透镜A1和透镜D4为Si材料的正透镜，透镜B2和透镜C3为Ge材料的负透镜，透镜E5为Si材料，透镜F6的材料为ZnS材料，透镜G7为Ge材料，切换透镜H8为ZnS材料的负透镜，切换透镜I9为Si材料的正透镜。透镜A1、透镜B2、透镜C3、透镜D4、透镜E5、透镜F6和透镜G7同轴顺次排列。
所述透镜A1、透镜B2、透镜C3和透镜D4构成一次成像镜组，位于一次中间像面之前；透镜E5、透镜F6和透镜G7构成中继转像镜组，位于一次中间像面和探测器光敏面之间；切换透镜H8和切换透镜I9相对排列，构成视场切换镜组，视场切换镜组位于透镜B2和透镜C3之间的汇聚光路中并能够通过90度旋转框架进行90度旋转。
切入切出式双视场红外光学系统工作时，红外光线从透镜A1进入，由透镜A1和透镜D4承担正光焦度，透镜B2和透镜C3承担负光焦度来抵消部分色差，通过优化分配透镜之间的焦距比，将Si材料正透镜和Ge材料负透镜的大部分色差互相抵消，实现一次中间像面处的像差平衡。在中继转像镜组中，透镜E5和透镜G7承担正光焦度，透镜F6承担负光焦度，通过优化分配透镜之间的焦距比抵消大部分色差并补偿一次成像镜组的残余像差。在视场切换镜组中，通过优化分配切换透镜之间的焦距比，同时实现小视场和大视场的良好像质并避免视场切换镜组在切出位置与小视场成像光路之间的干涉，其中小视场对应切出位置，大视场对应切入位置。

Claims (3)

1.一种切入切出式双视场红外光学系统，包括：透镜A（1）、透镜B（2）、透镜C（3）、透镜D（4）、透镜E（5）、透镜F（6）和透镜G（7），其特征在于还包括：切换透镜H（8）和切换透镜I（9）；
透镜A（1）、透镜B（2）、透镜C（3）、透镜D（4）、透镜E（5）、透镜F（6）和透镜G（7）同轴顺次排列；
所述透镜A（1）、透镜B（2）、透镜C（3）和透镜D（4）构成一次成像镜组，位于一次中间像面之前；透镜E（5）、透镜F（6）和透镜G（7）构成中继转像镜组，位于一次中间像面和探测器光敏面之间；切换透镜H（8）和切换透镜I（9）相对排列，构成视场切换镜组，视场切换镜组位于透镜B（2）和透镜C（3）之间的汇聚光路中并能够通过90度旋转框架进行90度旋转；
切入切出式双视场红外光学系统工作时，红外光线从透镜A（1）进入，由透镜A（1）和透镜D（4）承担正光焦度，透镜B（2）和透镜C（3）承担负光焦度来抵消部分色差，通过优化分配透镜之间的焦距比，抵消四个透镜的大部分色差，实现一次中间像面处的像差平衡；在中继转像镜组中，透镜E（5）和透镜G（7）承担正光焦度，透镜F（6）承担负光焦度，通过优化分配透镜之间的焦距比抵消大部分色差并补偿一次成像镜组的残余像差；在视场切换镜组中，通过优化分配切换透镜之间的焦距比，同时实现小视场和大视场的良好像质并避免视场切换镜组在切出位置与小视场成像光路之间的干涉，其中小视场对应切出位置，大视场对应切入位置。
2.如权利要求1所述的切入切出式双视场红外光学系统，其特征在于：所述透镜A（1）和透镜D（4）为Si材料的正透镜，透镜B（2）和透镜C（3）为Ge材料的负透镜，透镜E（5）为Si材料，透镜F（6）的材料为ZnS材料，透镜G（7）为Ge材料。
3.如权利要求1所述的切入切出式双视场红外光学系统，其特征在于：所述切换透镜H（8）为ZnS材料的负透镜，切换透镜I（9）为Si材料的正透镜。
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