CN113281887A - 搜跟一体红外变焦镜头及成像方法 - Google Patents

搜跟一体红外变焦镜头及成像方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113281887A
CN113281887A CN202110816765.2A CN202110816765A CN113281887A CN 113281887 A CN113281887 A CN 113281887A CN 202110816765 A CN202110816765 A CN 202110816765A CN 113281887 A CN113281887 A CN 113281887A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lens
curvature radius
mirror
group
search
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110816765.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113281887B (zh
Inventor
范哲源
韩飞
刘西站
吕园成
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xi'an Weipu Photoelectric Technology Co ltd
Original Assignee
Xi'an Weipu Photoelectric Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xi'an Weipu Photoelectric Technology Co ltd filed Critical Xi'an Weipu Photoelectric Technology Co ltd
Priority to CN202110816765.2A priority Critical patent/CN113281887B/zh
Publication of CN113281887A publication Critical patent/CN113281887A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113281887B publication Critical patent/CN113281887B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/02Telephoto objectives, i.e. systems of the type + - in which the distance from the front vertex to the image plane is less than the equivalent focal length
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Telescopes (AREA)

Abstract

本发明涉及一种搜跟一体红外变焦镜头及成像方法,以解决现有搜跟一体红外变焦镜头采用衍射光学元件校正色差,使得系统结构较为复杂,且会在像面产生衍射环,降低信噪比及成像对比度的问题。该镜头包括沿光路依次设置的前端望远镜组、摆扫反射镜、后端成像镜组,摆扫反射镜用于补偿像移和扩大视场角。前端望远镜组包括沿光路依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四透镜,第一透镜为硅正透镜,第二透镜为锗负透镜,第三透镜为硅正透镜,第四透镜为锗负透镜;后端成像镜组包括沿光路依次设置的第五透镜、第六透镜、第七透镜及第八透镜,第五透镜为硫系正透镜,第六透镜为硅正透镜,第七透镜为锗负透镜,第八透镜为硅正透镜。

Description

搜跟一体红外变焦镜头及成像方法
技术领域
本发明涉及红外光学系统领域,具体涉及一种搜跟一体红外变焦镜头及成像方法。
背景技术
目前,搜跟一体红外变焦镜头对运动目标进行搜索跟踪过程中,为了补偿运动像移,通常会在系统的前端望远部分构成平行光路,在平行光路后端加入一维或二维摆扫镜,摆扫镜进行摆扫用以补偿运动像移,达到清晰成像的目的。构成前端望远部分的光路主要有两种,一种为有中间像面的开普勒型,一种为没有中间像面的伽利略型,在设计过程中,为了校正系统色差,设计人员大多会使用衍射光学元件,使得系统结构较为复杂,且衍射光学元件由于自身特性,当环带数量较多时,会在像面产生衍射环,降低信噪比及成像对比度。
发明内容
本发明的目的是解决现有搜跟一体红外变焦镜头采用衍射光学元件校正色差,使得系统结构较为复杂,且会在像面产生衍射环,降低信噪比及成像对比度的问题,而提供一种搜跟一体红外变焦镜头及成像方法。
为达到上述目的,本发明所采用的技术方案为:
一种搜跟一体红外变焦镜头,包括沿光路依次设置的前端望远镜组、摆扫反射镜、后端成像镜组;所述摆扫反射镜用于补偿像移和扩大视场角;其特殊之处在于:
所述前端望远镜组包括沿光路依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四透镜;所述第一透镜为硅正透镜;所述第二透镜为锗负透镜;所述第三透镜为硅正透镜;所述第四透镜为锗负透镜;
所述后端成像镜组包括沿光路依次设置的第五透镜、第六透镜、第七透镜及第八透镜;所述第五透镜为硫系正透镜;所述第六透镜为硅正透镜;所述第七透镜为锗负透镜;所述第八透镜为硅正透镜。
进一步地,所述前端望远镜组为伽利略型望远系统。
进一步地,还包括设置在第五透镜和第六透镜之间的折转平面反射镜。
进一步地,所述前端望远镜组、摆扫反射镜及后端成像镜组构成U型或Z型结构。
进一步地,所述第一透镜的入射表面为球面,其曲率半径为101.29mm;所述第一透镜的出射表面为球面,其曲率半径为176.29mm;所述第一透镜的厚度为13mm;
所述第二透镜的入射表面为球面,其曲率半径为-347.47mm;所述第二透镜的出射表面为非球面,其最佳拟合球面曲率半径为98.573mm;所述第二透镜的厚度为7mm;
所述第三透镜的入射表面为球面,其曲率半径为-1408.86mm;所述第三透镜的出射表面为球面,其曲率半径为-143.07mm;所述第三透镜的厚度为8mm;
所述第四透镜的入射表面为球面,其曲率半径为-148.09mm;所述第四透镜的出射表面为球面,其曲率半径为-256.52mm;所述第四透镜的厚度为5mm;
所述第五透镜的入射表面为非球面,其最佳拟合球面曲率半径为65.94mm;所述第五透镜的出射表面为球面,其曲率半径为104.25mm;所述第五透镜的厚度为7mm;
所述第六透镜的入射表面为球面,其曲率半径为26.39mm;所述第六透镜的出射表面为球面,其曲率半径为169.3mm;所述第六透镜的厚度为5mm;
所述第七透镜的入射表面为球面,其曲率半径为-16.85mm;所述第七透镜的出射表面为非球面,其最佳拟合球面曲率半径为-29.10mm;所述第七透镜的厚度为7mm;
所述第八透镜的入射表面为球面,其曲率半径为-23.08mm;所述第八透镜的出射表面为球面,其曲率半径为-19.90mm;所述第八透镜的厚度为7mm;
所述第一透镜与第二透镜的中心间隔为33.19mm~43.82mm;
所述第二透镜与第三透镜的中心间隔为4mm~71.19mm;
所述第三透镜与第四透镜的中心间隔为12.01mm~68.58mm;
所述第四透镜与摆扫反射镜的中心间隔为30.6mm;
所述摆扫反射镜与第五透镜的中心间隔为40mm;
所述第五透镜与折转平面反射镜的中心间隔为57.92mm;
所述折转平面反射镜与第六透镜的中心间隔为50mm;
所述第六透镜与第七透镜的中心间隔为4.64mm;
所述第七透镜与第八透镜的中心间隔为1.01mm;
所述第八透镜与探测器窗口的中心间隔为6mm。
进一步地,所述前端望远镜组、摆扫反射镜、后端成像镜组形成的总焦距范围为90mm~360mm。
进一步地,所述前端望远镜组的倍率为0.9 ~3.6倍连续可变;
所述后端成像镜组的焦距为100mm。
一种搜跟一体红外变焦镜头成像方法,其特殊之处在于,使用上述搜跟一体红外变焦镜头,包括以下步骤:
1)前端望远镜组进行连续变倍望远成像;所述前端望远镜组采用沿光路依次设置的硅正透镜、锗负透镜、硅正透镜、锗负透镜组合形成平行光路;
2)摆扫反射镜对前端望远镜组的出射光进行像方摆扫,用于补偿像移和扩大视场角;
3)摆扫反射镜的出射光经过硫系正透镜进行聚焦;
4)聚焦后的光依次经过硅正透镜、锗负透镜、硅正透镜实现转像,最终成像在红外制冷探测器上。
进一步地,步骤3)之后,步骤4)之前还包括折转平面反射镜对聚焦后的光进行折转方向的步骤。
进一步地,步骤2)中所述补偿像移的具体方式为:
所述搜跟一体红外变焦镜头在扫描过程中进行转动,通过转动速度计算曝光时间内的像移量,根据像移量的关系分解摆扫反射镜方位轴和俯仰轴的旋转角,再控制摆扫反射镜向相反方向进行摆扫,对像移进行补偿。
本发明相比现有技术的有益效果是:
1、本发明提供的搜跟一体红外变焦镜头,通过硅正透镜、锗负透镜、硅正透镜、锗负透镜的四片透镜组合实现前端望远镜组的色差校正;镜头整体采用二次成像方式,实现100%的冷光阑效率;该镜头没有衍射光学元件,避免了衍射面带来的成像衍射环影响,提高了信噪比及成像对比度;镜头整体结构紧凑,形式简单,成本较低。
2、前端望远镜组采用伽利略型望远系统,没有中间像面,使镜头结构更加紧凑。
3、镜头采用U型或Z型结构,可有效减小镜头尺寸,尤其是U型结构的镜头,镜头整体包络尺寸较小。
4、本发明提供的搜跟一体红外变焦镜头成像方法给出了摆扫反射镜的控制算法,根据目标和系统相对运动的情况以及系统本身的参数,对摆扫反射镜进行控制,以消除运动像移和扩展视场角度。
附图说明
图1是本发明搜跟一体红外变焦镜头一个实施例的结构示意图;
图1中,1-第一透镜,2-第二透镜,3-第三透镜,4-第四透镜,5-摆扫反射镜,6-第五透镜,7-折转平面反射镜,8-第六透镜,9-第七透镜,10-第八透镜;
图2是本发明实施例的短焦位置MTF曲线图;
图3是本发明实施例的长焦位置MTF曲线图;
图4是本发明中摆扫反射镜的侧视摆扫示意图;
图5是本发明中摆扫反射镜的正视摆扫示意图;
图6是本发明中摆扫反射镜绕方位轴旋转时,出射光矢量
Figure 646328DEST_PATH_IMAGE001
与原出射光矢量
Figure 563469DEST_PATH_IMAGE002
的 夹角
Figure 139943DEST_PATH_IMAGE003
计算式的小角度近似条件示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚,以下结合附图和具体实施例对本发明提出的搜跟一体红外变焦镜头及成像方法作进一步详细说明。
如图1所示,本发明提供的搜跟一体红外变焦镜头包括沿光路依次设置的前端望远镜组、摆扫反射镜5、后端成像镜组。
前端望远镜组为伽利略型望远系统,包括沿光路依次设置的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3及第四透镜4。第一透镜1为硅正透镜,第二透镜2为锗负透镜,第三透镜3为硅正透镜,第四透镜4为锗负透镜。
摆扫反射镜5用于补偿像移和扩大视场角。
后端成像镜组包括沿光路依次设置的第五透镜6、折转平面反射镜7、第六透镜8、第七透镜9及第八透镜10。第五透镜6为硫系正透镜,第六透镜8为硅正透镜,第七透镜9为锗负透镜,第八透镜10为硅正透镜。
该光学系统的具体结构参数如下表所示:
Figure 535153DEST_PATH_IMAGE004
需要说明的是,每个透镜对应面型的两格中,上格为入射表面面型,下格为出射表面面型。每个透镜对应曲率半径的两格中,上格为入射表面曲率半径,下格为出射表面曲率半径。即第一透镜1的入射表面为球面,其曲率半径为101.29mm;第一透镜1的出射表面为球面,其曲率半径为176.29mm;第二透镜2的入射表面为球面,其曲率半径为-347.47mm;第二透镜2的出射表面为非球面,其最佳拟合球面曲率半径为98.573mm;第三透镜3的入射表面为球面,其曲率半径为-1408.86mm;第三透镜3的出射表面为球面,其曲率半径为-143.07mm;第四透镜4的入射表面为球面,其曲率半径为-148.09mm;第四透镜4的出射表面为球面,其曲率半径为-256.52mm;第五透镜6的入射表面为非球面,其最佳拟合球面曲率半径为65.94mm;第五透镜6的出射表面为球面,其曲率半径为104.25mm;第六透镜8的入射表面为球面,其曲率半径为26.39mm;第六透镜8的出射表面为球面,其曲率半径为169.3mm;第七透镜9的入射表面为球面,其曲率半径为-16.85mm;第七透镜9的出射表面为非球面,其最佳拟合球面曲率半径为-29.10mm;第八透镜10的入射表面为球面,其曲率半径为-23.08mm;第八透镜10的出射表面为球面,其曲率半径为-19.90mm。
此外,每个透镜对应厚度/中心间隔的一格表示该透镜的厚度以及该透镜与后方相邻透镜、反射镜或探测器窗口的中心间隔距离。每个反射镜对应厚度/中心间隔的一格仅表示该反射镜与后方相邻透镜的中心间隔距离。即第一透镜1的厚度为13mm,第一透镜1与第二透镜2的中心间隔为33.19mm~43.82mm;第二透镜2的厚度为7mm,第二透镜2与第三透镜3的中心间隔为4mm~71.19mm;第三透镜3的厚度为8mm,第三透镜3与第四透镜4的中心间隔为12.01mm~68.58mm;第四透镜4的厚度为5mm,第四透镜4与摆扫反射镜5的中心间隔为30.6mm;摆扫反射镜5与第五透镜6的中心间隔为40mm;第五透镜6的厚度为7mm,第五透镜6与折转平面反射镜7的中心间隔为57.92mm;折转平面反射镜7与第六透镜8的中心间隔为50mm;第六透镜8的厚度为5mm,第六透镜8与第七透镜9的中心间隔为4.64mm;第七透镜9的厚度为7mm,第七透镜9与第八透镜10的中心间隔为1.01mm;第八透镜10的厚度为7mm,第八透镜10与探测器窗口的中心间隔为6mm。
本实施例中,前端望远镜组、摆扫反射镜5及后端成像镜组构成U型结构,整体包络尺寸较小。前端望远镜组的倍率为0.9 ~3.6倍连续可变,后端成像镜组的焦距为100mm。
技术参数:
工作波段:3μm ~ 5μm;
总焦距范围:90mm~360mm;
探测器分辨率:640×512,像元尺寸:15μm;
视场角要求:6.2°×5°、1.6°×1.2°;
扩展扫描视场:短焦水平方向不小于±1.61°,长焦水平方向不小于±0.42°(“±”表示在水平方向上,以光轴为中心,向左扫描角度为﹢,向右扫描角度为﹣)。
图2为该镜头的短焦位置(总焦距f=90mm)MTF曲线图,图3为该镜头的长焦位置(总焦距f=360mm)MTF曲线图,可以看出,在截止频率处,MTF均保持较高水平,且各视场MTF一致性较好。
使用上述搜跟一体红外变焦镜头的成像方法,包括以下步骤:
1)前端望远镜组进行连续变倍望远成像,所述前端望远镜组采用沿光路依次设置的硅正透镜、锗负透镜、硅正透镜、锗负透镜组合形成平行光路。由于锗材料在中波波段色散系数较大,适合做负透镜,硅在中波波段色散系数较小,适合做正透镜,所以采用硅、锗、硅、锗构成的透镜组合形成平行光路可以消除色差,同时伽利略型的平行光路没有中间像面,大幅减小了系统的尺寸。
2)摆扫反射镜对前端望远镜组的出射光进行像方摆扫,以实现补偿像移和扩大视场角。
摆扫反射镜的摆扫动作如图4、图5所示,摆扫反射镜的俯仰轴为椭圆短边,方位轴 为椭圆长边,O-XYZ为探测器焦平面,摆扫反射镜和光轴成45°放置,不进行旋转时,摆扫反 射镜表面法线
Figure DEST_PATH_IMAGE005
,入射光矢量为
Figure 428153DEST_PATH_IMAGE006
,出射光矢量为
Figure DEST_PATH_IMAGE007
摆扫反射镜在方位方向旋转角为
Figure 312933DEST_PATH_IMAGE008
,在俯仰方向旋转角为
Figure DEST_PATH_IMAGE009
时,根据马吕斯-斯涅日 定律,即可计算出摆扫反射镜绕方位轴和俯仰轴旋转后,出射光矢量
Figure 127436DEST_PATH_IMAGE001
与原出射光矢量
Figure 654233DEST_PATH_IMAGE002
的夹角。
a)绕俯仰轴旋转
摆扫反射镜绕俯仰轴旋转时,在俯仰方向旋转角为
Figure 323111DEST_PATH_IMAGE009
,出射光矢量为:
Figure 316475DEST_PATH_IMAGE010
此时出射光矢量
Figure 883854DEST_PATH_IMAGE001
与原出射光矢量
Figure 620866DEST_PATH_IMAGE002
的夹角
Figure 206568DEST_PATH_IMAGE003
为:
Figure DEST_PATH_IMAGE011
当摆扫反射镜仅绕俯仰轴旋转
Figure 449461DEST_PATH_IMAGE009
时,光轴旋转
Figure 691087DEST_PATH_IMAGE012
b)绕方位轴旋转
摆扫反射镜绕方位轴旋转时,在方位方向旋转角为
Figure 966210DEST_PATH_IMAGE008
,出射光矢量为:
Figure DEST_PATH_IMAGE013
此时出射光矢量
Figure 406419DEST_PATH_IMAGE001
与原出射光矢量
Figure 820214DEST_PATH_IMAGE002
的夹角
Figure 549136DEST_PATH_IMAGE003
为:
Figure 690267DEST_PATH_IMAGE014
在小角度近似时,
Figure DEST_PATH_IMAGE015
图6给出了上式的近似条件,图中横坐标为角度值
Figure 188244DEST_PATH_IMAGE008
,纵坐标为
Figure 507361DEST_PATH_IMAGE016
的残差值, 从图中可以看出,当
Figure 458000DEST_PATH_IMAGE008
为1mrad时,
Figure 668401DEST_PATH_IMAGE016
为0.1mrad,约为0.00567°,后组焦距为100mm,所 以,换算到像面上的移动量
Figure DEST_PATH_IMAGE017
为:
Figure 568355DEST_PATH_IMAGE018
残差已经小于1个像素尺寸,摆扫反射镜的控制精度远高于1mrad,所以对于类似系统,只要满足以下条件,近似精度即可满足要求。
Figure DEST_PATH_IMAGE019
式中,
Figure 510903DEST_PATH_IMAGE020
为像移补偿的残差量;
Figure DEST_PATH_IMAGE021
为后端成像镜组的焦距。
c)绕方位轴和俯仰轴同时旋转
摆扫反射镜同时绕方位轴、俯仰轴旋转时,在方位方向旋转角为
Figure 276734DEST_PATH_IMAGE008
,在俯仰方向旋 转角为
Figure 510401DEST_PATH_IMAGE009
,出射光矢量为:
Figure 982970DEST_PATH_IMAGE022
此时出射光矢量
Figure 96420DEST_PATH_IMAGE001
与原出射光矢量
Figure 818388DEST_PATH_IMAGE002
的夹角
Figure 42696DEST_PATH_IMAGE003
为:
Figure DEST_PATH_IMAGE023
当搜跟一体红外变焦镜头在扫描过程中进行转动时,通过转动速度计算曝光时间内的像移量,根据像移量的关系分解摆扫反射镜方位轴和俯仰轴的旋转角,再控制摆扫反射镜向相反方向进行摆扫,即可对像移进行补偿。
通过摆扫反射镜的摆扫动作,增加前端望远镜组的成像视场角,从而在不增加探测器尺寸的前提下有效扩大视场角,视场扩展率可达25%以上;在扫描过程中,由于目标和成像系统有相对位移,目标在焦平面上成的像会有像移,通过摆扫反射镜在成像过程中向相反方向运动,可以抵消像移,获得更好的成像质量。
3)摆扫反射镜的出射光经过硫系正透镜进行聚焦。
4)折转平面反射镜对聚焦后的光进行折转方向。
5)聚焦后的光依次经过硅正透镜、锗负透镜、硅正透镜实现转像,最终成像在红外制冷探测器上。

Claims (10)

1.一种搜跟一体红外变焦镜头,包括沿光路依次设置的前端望远镜组、摆扫反射镜(5)、后端成像镜组;所述摆扫反射镜(5)用于补偿像移和扩大视场角;其特征在于:
所述前端望远镜组包括沿光路依次设置的第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)及第四透镜(4);所述第一透镜(1)为硅正透镜;所述第二透镜(2)为锗负透镜;所述第三透镜(3)为硅正透镜;所述第四透镜(4)为锗负透镜;
所述后端成像镜组包括沿光路依次设置的第五透镜(6)、第六透镜(8)、第七透镜(9)及第八透镜(10);所述第五透镜(6)为硫系正透镜;所述第六透镜(8)为硅正透镜;所述第七透镜(9)为锗负透镜;所述第八透镜(10)为硅正透镜。
2.根据权利要求1所述的搜跟一体红外变焦镜头,其特征在于:
所述前端望远镜组为伽利略型望远系统。
3.根据权利要求1或2所述的搜跟一体红外变焦镜头,其特征在于:
还包括设置在第五透镜(6)和第六透镜(8)之间的折转平面反射镜(7)。
4.根据权利要求3所述的搜跟一体红外变焦镜头,其特征在于:
所述前端望远镜组、摆扫反射镜(5)及后端成像镜组构成U型或Z型结构。
5.根据权利要求4所述的搜跟一体红外变焦镜头,其特征在于:
所述第一透镜(1)的入射表面为球面,其曲率半径为101.29mm;所述第一透镜(1)的出射表面为球面,其曲率半径为176.29mm;所述第一透镜(1)的厚度为13mm;
所述第二透镜(2)的入射表面为球面,其曲率半径为-347.47mm;所述第二透镜(2)的出射表面为非球面,其最佳拟合球面曲率半径为98.573mm;所述第二透镜(2)的厚度为7mm;
所述第三透镜(3)的入射表面为球面,其曲率半径为-1408.86mm;所述第三透镜(3)的出射表面为球面,其曲率半径为-143.07mm;所述第三透镜(3)的厚度为8mm;
所述第四透镜(4)的入射表面为球面,其曲率半径为-148.09mm;所述第四透镜(4)的出射表面为球面,其曲率半径为-256.52mm;所述第四透镜(4)的厚度为5mm;
所述第五透镜(6)的入射表面为非球面,其最佳拟合球面曲率半径为65.94mm;所述第五透镜(6)的出射表面为球面,其曲率半径为104.25mm;所述第五透镜(6)的厚度为7mm;
所述第六透镜(8)的入射表面为球面,其曲率半径为26.39mm;所述第六透镜(8)的出射表面为球面,其曲率半径为169.3mm;所述第六透镜(8)的厚度为5mm;
所述第七透镜(9)的入射表面为球面,其曲率半径为-16.85mm;所述第七透镜(9)的出射表面为非球面,其最佳拟合球面曲率半径为-29.10mm;所述第七透镜(9)的厚度为7mm;
所述第八透镜(10)的入射表面为球面,其曲率半径为-23.08mm;所述第八透镜(10)的出射表面为球面,其曲率半径为-19.90mm;所述第八透镜(10)的厚度为7mm;
所述第一透镜(1)与第二透镜(2)的中心间隔为33.19mm~43.82mm;
所述第二透镜(2)与第三透镜(3)的中心间隔为4mm~71.19mm;
所述第三透镜(3)与第四透镜(4)的中心间隔为12.01mm~68.58mm;
所述第四透镜(4)与摆扫反射镜(5)的中心间隔为30.6mm;
所述摆扫反射镜(5)与第五透镜(6)的中心间隔为40mm;
所述第五透镜(6)与折转平面反射镜(7)的中心间隔为57.92mm;
所述折转平面反射镜(7)与第六透镜(8)的中心间隔为50mm;
所述第六透镜(8)与第七透镜(9)的中心间隔为4.64mm;
所述第七透镜(9)与第八透镜(10)的中心间隔为1.01mm;
所述第八透镜(10)与探测器窗口的中心间隔为6mm。
6.根据权利要求5所述的搜跟一体红外变焦镜头,其特征在于:
所述前端望远镜组、摆扫反射镜(5)、后端成像镜组形成的总焦距范围为90mm~360mm。
7.根据权利要求6所述的搜跟一体红外变焦镜头,其特征在于:
所述前端望远镜组的倍率为0.9 ~3.6倍连续可变;
所述后端成像镜组的焦距为100mm。
8.一种搜跟一体红外变焦镜头成像方法,其特征在于,使用权利要求1所述的搜跟一体红外变焦镜头,包括以下步骤:
1)前端望远镜组进行连续变倍望远成像;所述前端望远镜组采用沿光路依次设置的硅正透镜、锗负透镜、硅正透镜、锗负透镜组合形成平行光路;
2)摆扫反射镜对前端望远镜组的出射光进行像方摆扫,用于补偿像移和扩大视场角;
3)摆扫反射镜的出射光经过硫系正透镜进行聚焦;
4)聚焦后的光依次经过硅正透镜、锗负透镜、硅正透镜实现转像,最终成像在红外制冷探测器上。
9.根据权利要求8所述的搜跟一体红外变焦镜头成像方法,其特征在于:步骤3)之后,步骤4)之前还包括折转平面反射镜对聚焦后的光进行折转方向的步骤。
10.根据权利要求8或9所述的搜跟一体红外变焦镜头成像方法,其特征在于,步骤2)中所述补偿像移的具体方式为:
所述搜跟一体红外变焦镜头在扫描过程中进行转动,通过转动速度计算曝光时间内的像移量,根据像移量的关系分解摆扫反射镜方位轴和俯仰轴的旋转角,再控制摆扫反射镜向相反方向进行摆扫,对像移进行补偿。
CN202110816765.2A 2021-07-20 2021-07-20 搜跟一体红外变焦镜头及成像方法 Active CN113281887B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110816765.2A CN113281887B (zh) 2021-07-20 2021-07-20 搜跟一体红外变焦镜头及成像方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110816765.2A CN113281887B (zh) 2021-07-20 2021-07-20 搜跟一体红外变焦镜头及成像方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113281887A true CN113281887A (zh) 2021-08-20
CN113281887B CN113281887B (zh) 2021-11-12

Family

ID=77286843

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110816765.2A Active CN113281887B (zh) 2021-07-20 2021-07-20 搜跟一体红外变焦镜头及成像方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113281887B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114460730A (zh) * 2022-01-25 2022-05-10 凯迈(洛阳)测控有限公司 一种超小型化机载中波制冷红外连续变焦光学系统
CN114545610A (zh) * 2022-04-27 2022-05-27 西安中科立德红外科技有限公司 一种连续变焦周视扫描系统
CN118090665A (zh) * 2024-04-23 2024-05-28 交通运输部天津水运工程科学研究所 一种基于近红外检测翻车机房煤炭含水率系统及方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009192886A (ja) * 2008-02-15 2009-08-27 Nikon Corp 赤外線ズームレンズ
CN101630062A (zh) * 2009-08-17 2010-01-20 哈尔滨工业大学 基于凝视成像方式的大视场扫描热成像系统
CN102590991A (zh) * 2012-04-01 2012-07-18 昆明物理研究所 U型折叠式中波红外30倍连续变焦光学系统
JP2015169707A (ja) * 2014-03-05 2015-09-28 株式会社リコー 撮像光学系およびステレオカメラ装置および車載カメラ装置
CN105301748A (zh) * 2015-12-04 2016-02-03 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 一种双波段三视场红外光学系统
CN105334602A (zh) * 2015-12-05 2016-02-17 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 一种长波长线列扫描三视场红外光学系统
CN105371960A (zh) * 2015-12-05 2016-03-02 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 一种周扫成像控制方法和周扫成像系统
CN205643832U (zh) * 2016-05-06 2016-10-12 西安微普光电技术有限公司 一种中长焦中波红外两档变倍光学镜头
CN107121769A (zh) * 2017-06-12 2017-09-01 湖北久之洋红外系统股份有限公司 一种长波线列式扫描红外成像光学系统
US20180284420A1 (en) * 2016-04-14 2018-10-04 Raytheon Company Optical configurations for optical field mappings for back-scanned and line-scanned imagers
CN109358423A (zh) * 2018-11-01 2019-02-19 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 一种非制冷大面阵快扫光学系统
CN109752840A (zh) * 2019-03-21 2019-05-14 西安佐威光电科技有限公司 一种长波制冷型周视扫描镜头

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009192886A (ja) * 2008-02-15 2009-08-27 Nikon Corp 赤外線ズームレンズ
CN101630062A (zh) * 2009-08-17 2010-01-20 哈尔滨工业大学 基于凝视成像方式的大视场扫描热成像系统
CN102590991A (zh) * 2012-04-01 2012-07-18 昆明物理研究所 U型折叠式中波红外30倍连续变焦光学系统
JP2015169707A (ja) * 2014-03-05 2015-09-28 株式会社リコー 撮像光学系およびステレオカメラ装置および車載カメラ装置
CN105301748A (zh) * 2015-12-04 2016-02-03 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 一种双波段三视场红外光学系统
CN105334602A (zh) * 2015-12-05 2016-02-17 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 一种长波长线列扫描三视场红外光学系统
CN105371960A (zh) * 2015-12-05 2016-03-02 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 一种周扫成像控制方法和周扫成像系统
US20180284420A1 (en) * 2016-04-14 2018-10-04 Raytheon Company Optical configurations for optical field mappings for back-scanned and line-scanned imagers
CN205643832U (zh) * 2016-05-06 2016-10-12 西安微普光电技术有限公司 一种中长焦中波红外两档变倍光学镜头
CN107121769A (zh) * 2017-06-12 2017-09-01 湖北久之洋红外系统股份有限公司 一种长波线列式扫描红外成像光学系统
CN109358423A (zh) * 2018-11-01 2019-02-19 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 一种非制冷大面阵快扫光学系统
CN109752840A (zh) * 2019-03-21 2019-05-14 西安佐威光电科技有限公司 一种长波制冷型周视扫描镜头

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114460730A (zh) * 2022-01-25 2022-05-10 凯迈(洛阳)测控有限公司 一种超小型化机载中波制冷红外连续变焦光学系统
CN114545610A (zh) * 2022-04-27 2022-05-27 西安中科立德红外科技有限公司 一种连续变焦周视扫描系统
CN118090665A (zh) * 2024-04-23 2024-05-28 交通运输部天津水运工程科学研究所 一种基于近红外检测翻车机房煤炭含水率系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113281887B (zh) 2021-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113281887B (zh) 搜跟一体红外变焦镜头及成像方法
CN203981958U (zh) 一种大变倍比中波红外连续变焦镜头
CN110749985B (zh) 大倍率连续变焦面阵扫描红外光学系统及像移补偿方法
CN110749986B (zh) 一种红外连续变焦面阵扫描光学系统及像移补偿方法
CN109358423B (zh) 一种非制冷大面阵快扫光学系统
CN109683297B (zh) 一种可见光-中波红外共口径长焦距光学系统
CN112612129B (zh) 一种小型化中波红外制冷连续变焦镜头及光学系统
CN110596872B (zh) 补偿组往复运动的中波红外连续变焦系统
CN111025608B (zh) 一种超紧凑型连续变焦中波红外光学系统
CN213690096U (zh) 一种中波制冷红外连续变焦光学系统
CN207216127U (zh) 一种长焦距长波红外连续变焦镜头
CN212379655U (zh) 一种轻小型非制冷长波红外双视场镜头
CN112612128B (zh) 大靶面小f数的中波红外制冷连续变焦镜头及光学系统
CN211180377U (zh) 一种超大变倍比50×连续变焦中波红外光学系统
CN210864178U (zh) 大倍率连续变焦面阵扫描红外光学系统
CN211878294U (zh) 一种简易机载长波双视场两档变焦红外光学系统
CN211206942U (zh) 一种红外连续变焦面阵扫描光学系统
CN210072179U (zh) 红外两档变焦面阵扫描光学系统
CN112305734B (zh) 带二维摆镜的大靶面中波制冷红外连续变焦光学系统
CN110703422A (zh) 超大变倍比50×连续变焦中波红外光学系统
CN105974566B (zh) 一种大变倍比折返式中波红外连续变焦镜头
CN113687501B (zh) 一种大面阵双视场中波红外扫描光学系统
CN219758581U (zh) 面阵扫描红外光学系统
CN114545610B (zh) 一种连续变焦周视扫描系统
CN114355594B (zh) 一种小型化中波红外变焦光学系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: Search and follow-up integrated infrared zoom lens and imaging method

Effective date of registration: 20220718

Granted publication date: 20211112

Pledgee: Xi'an innovation financing Company limited by guarantee

Pledgor: XI'AN WEIPU PHOTOELECTRIC TECHNOLOGY CO.,LTD.

Registration number: Y2022610000413

PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right
PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right

Date of cancellation: 20230710

Granted publication date: 20211112

Pledgee: Xi'an innovation financing Company limited by guarantee

Pledgor: XI'AN WEIPU PHOTOELECTRIC TECHNOLOGY CO.,LTD.

Registration number: Y2022610000413

PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right