CN110780429A - 一种双l旋转型三视场长波红外系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双L旋转型三视场长波红外系统，依光路大物镜、调焦镜、第一反射镜、场镜、第二反射镜、会聚透镜组构成窄视场光路；插入中视场镜组并使中视场镜组的光轴与窄视场的光轴重合得到中视场光路；以大视场镜组取代中视场镜组并使大视场镜组的光轴与窄视场的光轴重合，得到大视场光路。采用同轴双L旋转方式实现三视场转换，显著地减轻系统重量、减小了系统体积。窄视场用于远距离目标的识别；中视场用于目标的探测；大视场用于昼夜辅助导航及起降。窄视场光路无运动部件，光机装调可保证窄视场光轴达到很高的精度，同时，宽、中视场采用轴向变倍方式转换，光轴易于保证。

Description

一种双L旋转型三视场长波红外系统
技术领域
本发明属于光学技术领域，涉及一种双L旋转型三视场长波红外系统。
背景技术
国内外红外三视场变倍光学系统的实现方式，分为径向切入方式、双旋转方式、轴向移动方式。径向切入和双旋转方式三视场光学系统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。本发明的优点在于通过采用同轴双L旋转方法实现三视场的转换，该方法不仅能够保证窄视场具有最高的光轴精度和最高的光学透过率，而且整机重量显著减轻。
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，本发明提出一种双L旋转型三视场长波红外系统，能够在保证光学系统窄视场具有最高的光轴精度和最高的光学透过率的同时，显著地减轻系统整机重量，使红外三视场同时具有高的成像质量及效果。
技术方案
一种双L旋转型三视场长波红外系统，其特征在于包括沿光路依次设置的大物镜1、调焦镜2、第一反射镜3、场镜4、第二反射镜5和会聚透镜组6构成的窄视场光路；在窄视场光路添加中视场镜组构成的中视场光路；在窄视场光路添加大视场镜组构成的大视场光路；所述中视场镜组包括第一中视场变倍镜7和第二中视场变倍镜8，第一中视场变倍镜7位于大物镜1与调焦镜2之间，第二中视场变倍镜8位于第一反射镜3与场镜4之间，并使中视场镜组的光轴与窄视场的光轴重合，构成中视场光路；所述大视场镜组包括第一大视场变倍镜9和第二大视场变倍镜10，第一大视场变倍镜9位于大物镜1与调焦镜2之间，第二大视场变倍镜10位于第一反射镜3和场镜4之间，并使大视场镜组的光轴与窄视场的光轴重合，构成大视场光路。
所述中视场镜组或所述大视场镜组采用电机驱动旋转进入或旋转退出窄视场光路。
所述会聚透镜组6光路输出端连接探测器，所述探测器的F数3和4，包括像素数320×240、像素大小30μm的长波红外焦平面探测器；或像素数384×288、像素大小25μm的长波红外焦平面探测器；或像素数640×480、像素大小15μm的长波红外焦平面探测器。
所述的窄视场焦距为550mm，中视场焦距为91.5mm，大视场焦距为22.4mm。
有益效果
本发明提出的一种双L旋转型三视场长波红外系统，以由大物镜1、调焦镜2、第一反射镜3、场镜4、第二反射镜5、会聚透镜组6组成的窄视场光路为基础光路。中视场镜组由第一中视场变倍镜7和第二中视场变倍镜8组成，电机驱动中视场镜组顺时针旋转进入窄视场光路，第一中视场变倍镜7位于前组红外物镜与调焦透镜组之间，第二中视场变倍镜8位于第一反射镜3和场镜4之间，并使中视场镜组的光轴与窄视场的光轴重合，大物镜、第一中视场变倍镜7、调焦镜、第一反射镜、第二中视场变倍镜8、第二反射镜、会聚透镜组6组成中视场光路；电机驱动中视场镜组逆时针旋转出窄视场光路，大物镜、调焦镜、第一反射镜3、场镜4、第二反射镜5、会聚透镜组6恢复为窄视场光路。大视场镜组由第一大视场变倍镜9和第二大视场变倍镜10组成，电机驱动大视场镜组顺时针旋转进入窄视场光路，第一大视场变倍镜9位于前组红外物镜与调焦透镜组之间，第二大视场变倍镜10位于第一反射镜3和场镜4之间，并使大视场镜组的光轴与窄视场的光轴重合，大物镜1、第一大视场变倍镜9、调焦镜2、第一反射镜3、第二大视场变倍镜10、第二反射镜5、会聚透镜5组组成大视场光路；电机驱动大视场镜组逆时针旋转出窄视场光路，大物镜1、调焦镜2、第一反射镜3、场镜4、第二反射镜5、会聚透镜组6恢复为窄视场光路。
本发明的优点是：
1、同轴双L旋转实现三视场变倍的长波红外系统
采用同轴双L旋转方式实现三视场转换，这种变倍方式与切换或旋转变倍方式相比，显著地减轻系统重量、减小了系统体积。
2、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；大视场用于昼夜辅助导航及起降。
3、光轴精度高
窄视场光路为光学系统的基本光路，其中无运动部件，光机装调可保证窄视场光轴达到很高的精度，同时，宽、中视场采用轴向变倍方式转换，光轴易于保证。
附图说明
图1是本发明双L旋转型双光路三视场长波红外系统窄视场光路图
图2是本发明双L旋转型双光路三视场长波红外系统中视场光路图
图3是本发明双L旋转型双光路三视场长波红外系统大视场光路图
1-大物镜，2-调焦镜，3-第一反射镜，4-场镜，5-第二反射镜，6-会聚透镜组，7-第一中视场变倍镜，8-第二中视场变倍镜，9-第一大视场变倍镜，10-第二大视场变倍镜，6-1-第一会聚透镜，6-2-第二会聚透镜。
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
如图1所示为本发明红外光学系统的光路图，以由大物镜1、调焦镜2、第一反射镜3、场镜4、第二反射镜5、会聚透镜组6组成的窄视场光路为基础光路。中视场镜组由第一中视场变倍镜7和第二中视场变倍镜8组成，电机驱动中视场镜组顺时针旋转进入窄视场光路，第一中视场变倍镜7位于前组红外物镜与调焦透镜组之间，第二中视场变倍镜8位于第一反射镜3和场镜4之间，并使中视场镜组的光轴与窄视场的光轴重合，大物镜、第一中视场变倍镜7、调焦镜、第一反射镜、第二中视场变倍镜8、第二反射镜、会聚透镜组6组成中视场光路；电机驱动中视场镜组逆时针旋转出窄视场光路，大物镜、调焦镜、第一反射镜3、场镜4、第二反射镜5、会聚透镜组6恢复为窄视场光路。大视场镜组由第一大视场变倍镜9和第二大视场变倍镜10组成，电机驱动大视场镜组顺时针旋转进入窄视场光路，第一大视场变倍镜9位于前组红外物镜与调焦透镜组之间，第二大视场变倍镜10位于第一反射镜3和场镜4之间，并使大视场镜组的光轴与窄视场的光轴重合，大物镜1、第一大视场变倍镜9、调焦镜2、第一反射镜3、第二大视场变倍镜10、第二反射镜5、会聚透镜5组组成大视场光路；电机驱动大视场镜组逆时针旋转出窄视场光路，大物镜1、调焦镜2、第一反射镜3、场镜4、第二反射镜5、会聚透镜组6恢复为窄视场光路；所述会聚透镜组6包括第一会聚透镜6-1和第二会聚透镜6-2。
表1小视场光学系统数据表
Figure BDA0002240322960000041
Figure BDA0002240322960000051
表2中视场光学系统数据
Figure BDA0002240322960000052
Figure BDA0002240322960000061
表3大视场光学系统数据
Figure BDA0002240322960000062

Claims (6)

1.一种双L旋转型三视场长波红外系统，其特征在于包括沿光路依次设置的大物镜(1)、调焦镜(2)、第一反射镜(3)、场镜(4)、第二反射镜(5)和会聚透镜组(6)构成的窄视场光路；在窄视场光路添加中视场镜组构成的中视场光路；在窄视场光路添加大视场镜组构成的大视场光路；所述中视场镜组包括第一中视场变倍镜(7)和第二中视场变倍镜(8)，第一中视场变倍镜(7)位于大物镜(1)与调焦镜(2)之间，第二中视场变倍镜(8)位于第一反射镜(3)与场镜(4)之间，并使中视场镜组的光轴与窄视场的光轴重合，构成中视场光路；所述大视场镜组包括第一大视场变倍镜(9)和第二大视场变倍镜(10)，第一大视场变倍镜(9)位于大物镜(1)与调焦镜(2)之间，第二大视场变倍镜(10)位于第一反射镜(3)和场镜(4)之间，并使大视场镜组的光轴与窄视场的光轴重合，构成大视场光路。
2.根据权利要求1所述双L旋转型三视场长波红外系统，其特征在于：所述中视场镜组或所述大视场镜组采用电机驱动旋转进入或旋转退出窄视场光路。
3.根据权利要求1所述双L旋转型三视场长波红外系统，其特征在于：所述会聚透镜组(6)光路输出端连接探测器，所述探测器的F数3和4，包括像素数320×240、像素大小30μm的长波红外焦平面探测器；或像素数384×288、像素大小25μm的长波红外焦平面探测器；或像素数640×480、像素大小15μm的长波红外焦平面探测器。
4.根据权利要求1所述双L旋转型三视场长波红外系统，其特征在于：所述窄视场光路的参数为：
Figure FDA0002240322950000021
5.根据权利要求1所述双L旋转型三视场长波红外系统，其特征在于：所述中视场光路的参数为：
Figure FDA0002240322950000022
Figure FDA0002240322950000031
6.根据权利要求1所述双L旋转型三视场长波红外系统，其特征在于：所述大视场光路的参数为：
Figure FDA0002240322950000032
Figure FDA0002240322950000041
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