CN113866967B - 低成本轻小型中波红外连续变焦光学系统 - Google Patents
低成本轻小型中波红外连续变焦光学系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113866967B CN113866967B CN202111046047.8A CN202111046047A CN113866967B CN 113866967 B CN113866967 B CN 113866967B CN 202111046047 A CN202111046047 A CN 202111046047A CN 113866967 B CN113866967 B CN 113866967B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- focal power
- group
- lens
- positive focal
- optical system
- 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.)
- Active
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 84
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 claims abstract description 45
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims abstract description 37
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 6
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 6
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- PFNQVRZLDWYSCW-UHFFFAOYSA-N (fluoren-9-ylideneamino) n-naphthalen-1-ylcarbamate Chemical compound C12=CC=CC=C2C2=CC=CC=C2C1=NOC(=O)NC1=CC=CC2=CC=CC=C12 PFNQVRZLDWYSCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 10
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 3
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 3
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000012634 optical imaging Methods 0.000 description 1
- 238000001931 thermography Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
- G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
- G02B15/144—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only
- G02B15/1441—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being positive
- G02B15/144113—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being positive arranged +-++
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
- G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
- G02B13/002—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
- G02B13/004—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface having four lenses
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
- G02B13/008—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras designed for infrared light
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
- G02B13/009—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras having zoom function
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/14—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use with infrared or ultraviolet radiation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
本发明涉及一种低成本轻小型中波红外连续变焦光学系统，其特征在于：在由景物目标辐射出的中波红外光线路径上所确定的光轴方向上，从物方到像方依次设置：作为前固定组的正光焦度弯月透镜、作为变倍组的负光焦度双凹透镜、作为补偿组的正光焦度双凸透镜、无光焦度平面反射镜、无光焦度平面反射镜、作为中继组的正光焦度弯月透镜、制冷中波探测器，成像于中波制冷探测器焦平面。实现红外光学系统10倍连续变焦功能，减少透镜数量，缩短系统轴向尺寸，降低重量及成本，实现100%冷屏效率，提升成像质量，在‑40℃～60℃范围内保持较好的成像质量实现无热化，低成本、轻小型、高性能。
Description
技术领域
本发明属于光学成像技术领域，具体涉及一种主要用于手持红外热像仪、车载红外热像仪、机载红外热像仪等方面的制冷型中波红外连续变焦光学系统。
背景技术
近年来，随着红外制冷探测器朝尺寸小、重量轻、功耗低即低SWaP(Size、Weightand Power)方向快速发展，集成小型制冷机的该类中波红外探测器已大量应用于武器热瞄镜、便携式手持热像仪、小型无人机、无人车、遥控狙击手和遥控武器站、导弹导引头等空间受限的红外系统。针对该类小型探测器设计一款仅由四片透镜组成的重量轻、尺寸小、成本低的中波红外连续变焦光学系统从而生产结构紧凑、低功耗和低成本的红外热像仪将在手持式热像仪、边防监视系统、小型无人平台等领域得到广泛应用，具有较大的应用前景。
通过分析红外变焦光学系统相关文献和专利，目前制冷型红外光学中使用四片透镜实现变焦功能的系统都只实现两个视场的变焦。例如：何红星的“一种高性能双视场长波红外光学系统”，其为四片长波制冷型双视场系统(《红外技术》2017,39(5))。徐正奎的“四片式10×中波双视场光学系统设计和分析”，其为四片中波制冷型双视场系统(《红外技术》2019，41(9))。仅采用四片透镜的制冷型红外连续变焦光学系统未见报道。因此有必要研发低成本、轻小型中波红外连续变焦光学系统，使之在导航、搜索、跟踪、警戒、侦察等领域具有广阔的市场前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低成本轻小型中波红外连续变焦光学系统，通过采用四片光学镜片和两片平面反射镜实现制冷型红外光学系统大倍率连续变焦，降低系统成本，减轻系统重量；通过采用二次成像技术约束大物镜直径并实现100％冷屏效率；通过采用两片平面反射镜U型折转光路压缩系统轴向长度实现系统小型化；通过红外材料的合理配置及主动补偿的无热化技术，实现连续变焦光学系统在高低温情况下成像清晰，满足严酷的环境适用性性能要求。
本发明提供一种低成本轻小型中波红外连续变焦光学系统，其特征在于：在由景物目标辐射出的中波红外光线路径上所确定的光轴方向上，从物方到像方依次设置：作为前固定组的正光焦度弯月透镜、作为变倍组的负光焦度双凹透镜、作为补偿组的正光焦度双凸透镜、无光焦度平面反射镜、无光焦度平面反射镜、作为中继组的正光焦度弯月透镜、中波制冷探测器窗口，成像于中波制冷探测器焦平面；以便目标景物光线经过前固定组的正光焦度弯月透镜、变倍组的负光焦度双凹透镜、补偿组的正光焦度双凸透镜、无光焦度平面反射镜、无光焦度平面反射镜、中继组的正光焦度弯月透镜，汇聚至中波制冷探测器窗口，成像在中波制冷探测器焦平面上。
所述前固定组的正光焦度弯月透镜通过沿光轴方向前后移动实现调焦，通过调焦补偿高、低温环境下系统离焦。
所述变倍组的负光焦度双凹透镜、补偿组的正光焦度双凸透镜均通过轴向移动实现连续变焦，即：当变倍组的负光焦度双凹透镜向补偿组的正光焦度双凸透镜移动时，补偿组的正光焦度双凸透镜按照补偿曲线，从靠近平面反射镜位置向变倍组的负光焦度双凹透镜移动，在相应变焦过程中，系统焦距连续变大；当变倍组的负光焦度双凹透镜、补偿组的正光焦度双凸透镜远离至最远时，系统处于短焦位置，当变倍组的负光焦度双凹透镜、补偿组的正光焦度双凸透镜靠近至最近时，系统处于长焦位置。
所述前固定组的正光焦度弯月透镜、变倍组的负光焦度双凹透镜、补偿组的正光焦度双凸透镜、中继组的正光焦度弯月透镜的光焦度分配为正、负、正、正结构；平面反射镜和平面反射镜无光焦度。
所述无光焦度平面反射镜相对光轴倾斜45度，使系统光轴折转90度，无光焦度平面反射镜相对折转后的光轴倾斜45度，从而使系统光轴形成U型折转180度。
所述系统前固定组透镜材料为硅单晶；变倍组透镜材料为锗单晶；补偿组透镜材料为硅单晶或硒化锌材料；中继组透镜材料为硅单晶或锗单晶。
所述前固定组的正光焦度弯月透镜为非球面正光焦度弯月透镜、变倍组的负光焦度双凹透镜为非球面负光焦度双凹透镜、补偿组的正光焦度双凸透镜为正光焦度双凸衍射透镜、中继组的正光焦度弯月透镜为正光焦度弯月衍射透镜。
所述制冷中波探测器为制冷型中波红外焦平面探测器，具有探测器窗口、探测器焦平面。
本发明适配规格为384×288/25μm、640×512/15μm、640×512/17μm、1024×768/10μm中的一种制冷型中波红外焦平面探测器；适用波长：中波3.7μm-4.8μm、中波3.3μm-4.1μm、中波4.2μm-5.0μm。
所述光学系统焦距变化范围为27mm-275mm；变倍比10×；系统F#为4.0。
所述前固定组的正光焦度弯月透镜是直径为71mm的物镜、变倍组的负光焦度双凹透镜是直径为24mm的双凹透镜、补偿组的正光焦度双凸透镜是直径为28mm的双凸透镜、中继组的正光焦度弯月透镜是直径
为34mm的弯月透镜，从前固定组的正光焦度弯月透镜前表面到平面反射镜的末端的轴向总长为171mm。
发明的关键点
1、本发明光学系统仅采用四片透镜，就能实现10倍制冷型中波红外连续变焦功能。
程(3)的要求，使得所述系统满足光焦度、消色差、消热差三个方程，达到高低温工作环境下成像质量要求
按照光学系统无热化设理论，系统的光焦度分配、材料选取、元件间隔都要满足光焦度、消色差、消热差三个方程：
上式中：hi、φi、θi、χi分别为系统四片透镜近轴光线高度、光焦度、色差系数及热差系数；h1为第一透镜近轴光线高；φ为系统总光焦度；αi为各透镜间隔镜筒材料的线嘭胀系数；Li为各间隔镜筒长度。
通过四片透镜材料的合理选取，使系统满足方程(1)、方程(2)的要求，再通过前固定组的正光焦度弯月透镜的调焦，使系统满足方程(3)的要求，使得所述系统满足光焦度、消色差、消热差三个方程，达到高低温工作环境下成像质量要求。
3、本发明光学系统采用二次成像技术，即目标景物光学通过前固定组的正光焦度弯月透镜、变倍组的负光焦度双凹透镜、补偿组的正光焦度双凸透镜，成像于两平面反射镜之间，实现该光学系统第一次成像，光线经中继组的正光焦度弯月透镜再次成像，汇聚至中波制冷探测器窗口，第二次成像在中波制冷探测器焦平面上。二次成像技术通过光学系统入瞳与第一透镜口径匹配能减少前固定组的正光焦度弯月透镜的物镜口径，通过光学系统出瞳与制冷探测器冷屏匹配实现100％冷屏效率，采用两片平面反射镜4、5形成的U型折转光路，有效缩短系统轴向尺寸。
本发明优点及效果在于：采用上述技术方案，仅通过四片透镜就能实现红外光学系统10倍连续变焦功能，减少透镜数量，缩短系统轴向尺寸，降低系统重量及成本；通过采用光学两次聚焦成像约束前固定组正光焦度弯月透镜直径，降低光学部件尺寸，并实现100％冷屏效率，提升成像质量；通过采用两片平面反射镜将光路形成U型折转，压缩系统轴向长度，减少系统体积；通过材料搭配及主动调焦消热，系统在-40℃～60℃范围内保持较好的成像质量实现无热化。该低成本轻小型中波红外连续变焦光学系统轴向总长171mm，宽108mm，最大透镜直径71mm，光学零件总重量65g，具有低成本、轻小型及高性能的优点。
附图说明
图1：本发明系统变焦示意图。
图2：本发明小视场275mm焦距光学系统图。
图3：本发明中视场100mm焦距光学系统图。
图4：本发明大视场27mmm焦距光学系统图。
图5：本发明大视场27mm焦距调制传递函数图。
图6：本发明中视场100mm焦距调制传递函数图。
图7：本发明小视场275mm焦距调制传递函数图。
图8：本发明-40℃时小视场275mm焦距调制传递函数图。
图9：本发明+60℃时小视场275mm焦距调制传递函数图。
图10：本发明变倍组补偿组变焦过程中的凸轮曲线图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。
实施例1
本发明提供的低成本轻小型中波红外连续变焦光学系统，如图2所示，是在由景物目标辐射出的中波红外光线路径上所确定的光轴方向上，从物方到像方依次设置：作为前固定组的正光焦度弯月透镜1、作为变倍组的负光焦度双凹透镜2、作为补偿组的正光焦度双凸透镜3、无光焦度平面反射镜4、无光焦度平面反射镜5、作为中维组的正光焦度弯月透镜6、中波制冷探测器窗口7-1，成像于中波制冷探测器焦平面7-2；以便目标景物光线经过前固定组的正光焦度弯月透镜1、变倍组的负光焦度双凹透镜2、补偿组的正光焦度双凸透镜3、无光焦度平面反射镜4、无光焦度平面反射镜5、中继组的正光焦度弯月透镜6，汇聚至中波制冷探测器窗口7-1，成像在中波制冷探测器焦平面7-2上。
所述光学系统具体参数如表1所示。
表1中，前表面、后表面指沿光轴方向各光学元件接近景物的一面为前表面，朝向制冷探测器焦平面的一面为后表面；曲率半径指每个光学透镜前表面、后表面的曲率半径；中心厚度指每个光学透镜的中心厚度；间距指沿光轴方向每个光学透镜后表面中心与相邻光学透镜正表面中心距离；材料是光学元件所用光学材料；非球面参数为光学透镜非球面表面的偶次非球面方程系数，
表1光学系统参数表
其中A为方程四次方系数、B为方程六次方系数、C为方程八次方系数，偶次非球面方程定义如下：
式中，z为非球面沿光轴方向的透镜矢高；C0为光学透镜表面顶点曲率；K为二次曲线常数；Y为透镜垂直于光轴方向的半口径；A、B、C、D为系数；
衍射系数为光学透镜非球面衍射表面的衍射面方程系数；
衍射面方程为：φ＝H1Y2+H2Y4+H3Y6
其中，φ为衍射面的位相；Y为透镜垂直于光轴方向的半口径；H1、H2、H3为衍射面位相系数。
所述系统变焦过程示意图如图1-1所示，所述系统从大视场短焦位置向小视场长焦位置变焦时，变倍组2负光焦度双凹透镜从靠近前固定组1正光焦度弯月透镜位置向补偿组3方向移动，补偿组4正光焦度双凸透镜从靠近平面反射镜4位置向变倍组2方向移动补偿。两组透镜的移动必须满足如下共轭方程：
式中，f2为变倍组双凹透镜2的焦距，f3为补偿组双凸透镜3的焦距，β2、β3为变倍组双凹透镜2、补偿组双凸透镜3的初始倍率，为变倍过程中任一位置上的变倍组双凹透镜2、补偿组双凸透镜3的倍率。
如图4所示，当变倍组双凹透镜2靠近前固定组弯月透镜1位置，补偿组双凸透镜3靠近平面反射镜4位置时，构成系统27mm短焦距大视场光路，前固定组弯月透镜1与变倍组双凹透镜2间隔29.2mm，变倍组双凹透镜2与补偿组双凸透镜3间隔68.8mm，补偿组双凸透镜3与平面反射镜4间隔50.2mm；
当变倍组双凹透镜2向补偿组双凸透镜3方向移动，同时补偿组双凸透镜3向变倍组双凹透镜2方向移动，位置移动情况如图3所示，此时构成系统100mm焦距中大视场光路，前固定组弯月透镜1与变倍组双凹透镜2间隔43.2mm，变倍组双凹透镜2与补偿组双凸透镜3间隔36.0mm，补偿组双凸透镜3与平面反射镜4间隔69.0mm；
当变倍组双凹透镜2继续向补偿组双凸透镜3方向移动，同时补偿组双凸透镜3继续向变倍组双凹透镜2方向移动，位置移动情况如图2所示，此时构成系统275mm焦距小视场光路，前固定组弯月透镜1与变倍组双凹透镜2间隔48.4mm，变倍组双凹透镜2与补偿组双凸透镜3间隔8.5mm，补偿组双凸透镜3与平面反射镜4间隔91.3mm。
所述系统适配640×512/15μm规格的制冷型中波红外焦平面探测器7处于27mm短焦大视场时，系统光学调制传递函数如图5所示，所述系统处于100mm焦距中大视场时系统光学调制传递函数如图6所示，所述系统处于275mm焦距小视场时系统光学调制传递函数如图7所示，整个变焦过程成像质量始终保持良好，图像清晰。
所述系统变倍组双凹透镜2与补偿组双凸透镜3在变焦过程中的运动凸轮曲线如图10所示，变倍组双凹透镜2最大行程20mm，补偿组双凸透镜3最大行程41.5mm，凸轮曲线平滑、易于加工。
实施例2
本发明提供的低成本轻小型中波红外连续变焦光学系统，如图2所示，是在由景物目标辐射出的中波红外光线路径上所确定的光轴方向上，从物方到像方依次设置：作为前固定组的正光焦度弯月透镜1、作为变倍组的负光焦度双凹透镜2、作为补偿组的正光焦度双凸透镜3、无光焦度平面反射镜4、无光焦度平面反射镜5、作为中继组的正光焦度弯月透镜6、中波制冷探测器窗口7-1，成像于中波制冷探测器焦平面7-2；以便目标景物光线经过前固定组的正光焦度弯月透镜1、变倍组的负光焦度双凹透镜2、补偿组的正光焦度双凸透镜3、无光焦度平面反射镜4、无光焦度平面反射镜5、中继组的正光焦度弯月透镜6，汇聚至中波制冷探测器窗口7-1，成像在中波制冷探测器焦平面7-2上。
所述变倍组双凹透镜2与补偿组双凸透镜3处于相互靠近位置，此时构成系统275mm焦距小视场光路，前固定组弯月透镜1与变倍组双凹透镜2间隔48.4mm，变倍组双凹透镜2与补偿组双凸透镜3间隔8.5mm，补偿组双凸透镜3与平面反射镜4间隔91.3mm，光路如图2所示。
当系统处于低温-40℃时，通过将前固定组弯月透镜1沿光轴方向向前移动0.14mm进行调焦补偿，调焦补偿后的系统光学调制传递函数如图8所示，系统成像清晰。
当系统处于高温+60℃时，通过将前固定组弯月透镜1沿光轴方向向后移动0.09mm进行调焦补偿，调焦补偿后的系统光学调制传递函数如图9所示，系统成像清晰。
最后所要说明的是：以上实施例仅用以说明而非限定本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种低成本轻小型中波红外连续变焦光学系统，其特征在于：在由景物目标辐射出的中波红外光线路径上所确定的光轴方向上，从物方到像方依次设置：作为前固定组的正光焦度弯月透镜、作为变倍组的负光焦度双凹透镜、作为补偿组的正光焦度双凸透镜、第一无光焦度平面反射镜、第二无光焦度平面反射镜、作为中继组的正光焦度弯月透镜、制冷中波探测器，成像于中波制冷探测器焦平面；
所述变倍组的负光焦度双凹透镜、补偿组的正光焦度双凸透镜均通过轴向移动实现连续变焦，即：当变倍组的负光焦度双凹透镜向补偿组的正光焦度双凸透镜移动时，补偿组的正光焦度双凸透镜按照补偿曲线，从靠近平面反射镜位置向变倍组的负光焦度双凹透镜移动，在相应变焦过程中，系统焦距连续变大；当变倍组的负光焦度双凹透镜、补偿组的正光焦度双凸透镜远离至最远时，系统处于短焦位置，当变倍组的负光焦度双凹透镜、补偿组的正光焦度双凸透镜靠近至最近时，系统处于长焦位置。
2.根据权利要求1所述的低成本轻小型中波红外连续变焦光学系统，其特征在于：所述前固定组的正光焦度弯月透镜通过沿光轴方向前后移动实现调焦，通过调焦补偿高、低温环境下系统离焦。
3.根据权利要求1所述的低成本轻小型中波红外连续变焦光学系统，其特征在于：所述第一无光焦度平面反射镜相对光轴倾斜45度，使系统光轴折转90度，第二无光焦度平面反射镜相对折转后的光轴倾斜45度，从而使系统光轴形成U型折转180度。
4.根据权利要求1所述的低成本轻小型中波红外连续变焦光学系统，其特征在于：所述系统前固定组透镜材料为硅单晶；变倍组透镜材料为锗单晶；补偿组透镜材料为硅单晶或硒化锌材料；中继组透镜材料为硅单晶或锗单晶。
5.根据权利要求1所述的低成本轻小型中波红外连续变焦光学系统，其特征在于：所述前固定组的正光焦度弯月透镜为非球面正光焦度弯月透镜、变倍组的负光焦度双凹透镜为非球面负光焦度双凹透镜、补偿组的正光焦度双凸透镜为正光焦度双凸衍射透镜、中继组的正光焦度弯月透镜为正光焦度弯月衍射透镜。
6.根据权利要求1所述的低成本轻小型中波红外连续变焦光学系统，其特征在于：所述中波制冷探测器为中波制冷红外焦平面探测器，具有探测器窗口、探测器焦平面。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111046047.8A CN113866967B (zh) | 2021-09-07 | 2021-09-07 | 低成本轻小型中波红外连续变焦光学系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111046047.8A CN113866967B (zh) | 2021-09-07 | 2021-09-07 | 低成本轻小型中波红外连续变焦光学系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113866967A CN113866967A (zh) | 2021-12-31 |
| CN113866967B true CN113866967B (zh) | 2023-09-01 |
Family
ID=78994724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111046047.8A Active CN113866967B (zh) | 2021-09-07 | 2021-09-07 | 低成本轻小型中波红外连续变焦光学系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113866967B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115202014B (zh) * | 2022-06-02 | 2023-11-03 | 昆明物理研究所 | 紧凑非制冷长波红外连续变焦光学系统 |
| CN114966615B (zh) * | 2022-07-13 | 2022-11-01 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 强电磁脉冲环境下可检测弱小目标的双舱型光电探测系统 |
| CN118311752B (zh) * | 2024-06-05 | 2024-09-03 | 宁波大学 | 一种基于全硫系玻璃的非制冷长波红外连续变焦光学系统 |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0593862A (ja) * | 1991-09-30 | 1993-04-16 | Canon Inc | リヤーフオーカス式のズームレンズ |
| JPH08122857A (ja) * | 1994-10-20 | 1996-05-17 | Ricoh Co Ltd | 実像式変倍ファインダー光学系 |
| JP2006023439A (ja) * | 2004-07-07 | 2006-01-26 | Olympus Corp | 変倍光学系及びそれを用いた電子機器 |
| CN201732204U (zh) * | 2010-07-14 | 2011-02-02 | 昆明物理研究所 | 一种长波致冷红外焦平面探测器变焦距透镜系统 |
| CN102193170A (zh) * | 2010-03-05 | 2011-09-21 | 株式会社腾龙 | 红外线变焦镜头 |
| JP2011186070A (ja) * | 2010-03-05 | 2011-09-22 | Tamron Co Ltd | 赤外線ズームレンズ |
| CN202204981U (zh) * | 2011-08-02 | 2012-04-25 | 昆明物理研究所 | 一种非致冷长波红外连续变焦镜头 |
| CN104718484A (zh) * | 2012-10-04 | 2015-06-17 | 株式会社尼康 | 目镜光学系统,光学装置,和制造目镜光学系统的方法 |
| CN111367063A (zh) * | 2018-12-25 | 2020-07-03 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种中波红外连续变焦镜头及成像装置 |
| CN111897115A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-11-06 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种具有消热和宽压适应能力的连续变焦光学系统 |
| CN112305732A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-02-02 | 湖北久之洋红外系统股份有限公司 | 超长焦距高分辨率连续变焦中波红外光学系统 |
| CN112612129A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-04-06 | 西安中科立德红外科技有限公司 | 一种小型化中波红外制冷连续变焦镜头及光学系统 |
| CN112817134A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-05-18 | 河北汉光重工有限责任公司 | 一种短波红外宽光谱四组元远摄连续变焦光学系统 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3542552B2 (ja) * | 2000-09-29 | 2004-07-14 | キヤノン株式会社 | ズームレンズ及びそれを用いた光学機器 |
| US8817384B2 (en) * | 2011-06-10 | 2014-08-26 | Yamano Optical Co., Ltd. | Zoom lens device |
-
2021
- 2021-09-07 CN CN202111046047.8A patent/CN113866967B/zh active Active
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0593862A (ja) * | 1991-09-30 | 1993-04-16 | Canon Inc | リヤーフオーカス式のズームレンズ |
| JPH08122857A (ja) * | 1994-10-20 | 1996-05-17 | Ricoh Co Ltd | 実像式変倍ファインダー光学系 |
| JP2006023439A (ja) * | 2004-07-07 | 2006-01-26 | Olympus Corp | 変倍光学系及びそれを用いた電子機器 |
| CN102193170A (zh) * | 2010-03-05 | 2011-09-21 | 株式会社腾龙 | 红外线变焦镜头 |
| JP2011186070A (ja) * | 2010-03-05 | 2011-09-22 | Tamron Co Ltd | 赤外線ズームレンズ |
| CN201732204U (zh) * | 2010-07-14 | 2011-02-02 | 昆明物理研究所 | 一种长波致冷红外焦平面探测器变焦距透镜系统 |
| CN202204981U (zh) * | 2011-08-02 | 2012-04-25 | 昆明物理研究所 | 一种非致冷长波红外连续变焦镜头 |
| CN104718484A (zh) * | 2012-10-04 | 2015-06-17 | 株式会社尼康 | 目镜光学系统,光学装置,和制造目镜光学系统的方法 |
| CN111367063A (zh) * | 2018-12-25 | 2020-07-03 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种中波红外连续变焦镜头及成像装置 |
| CN111897115A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-11-06 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种具有消热和宽压适应能力的连续变焦光学系统 |
| CN112305732A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-02-02 | 湖北久之洋红外系统股份有限公司 | 超长焦距高分辨率连续变焦中波红外光学系统 |
| CN112817134A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-05-18 | 河北汉光重工有限责任公司 | 一种短波红外宽光谱四组元远摄连续变焦光学系统 |
| CN112612129A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-04-06 | 西安中科立德红外科技有限公司 | 一种小型化中波红外制冷连续变焦镜头及光学系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 何红星 等.一种高性能双视场长波红外光学系统.《红外技术》.2017,第39卷(第5期),394-398. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113866967A (zh) | 2021-12-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113866967B (zh) | 低成本轻小型中波红外连续变焦光学系统 | |
| CN110673314B (zh) | 一种负补偿式大靶面中波制冷红外连续变焦光学系统 | |
| CN109541788B (zh) | 一种非制冷连续变焦光学被动式无热化镜头 | |
| CN112180578B (zh) | 一种可见光-中波红外双波段共孔径光学系统 | |
| CN112305727A (zh) | 基于红外双色探测器高速切换式双波段双视场光学系统 | |
| CN111367063A (zh) | 一种中波红外连续变焦镜头及成像装置 | |
| CN112612129A (zh) | 一种小型化中波红外制冷连续变焦镜头及光学系统 | |
| CN112305732A (zh) | 超长焦距高分辨率连续变焦中波红外光学系统 | |
| CN110196486B (zh) | 一种75mm衍射面红外长波光学无热化镜头及成像方法 | |
| CN115202014B (zh) | 紧凑非制冷长波红外连续变焦光学系统 | |
| CN115268042A (zh) | 轻小型大变倍比中波红外连续变焦光学系统 | |
| CN114460728B (zh) | 一种微小型的中波制冷红外连续变焦光学系统 | |
| CN108008529B (zh) | 一种翻转式中波两档红外光学系统 | |
| CN114460727B (zh) | 一种长焦距、小型化中波制冷红外连续变焦光学系统 | |
| CN214252721U (zh) | 一种超长焦距中波红外光学系统 | |
| CN108732731B (zh) | 一种五片式紧凑型中波制冷连续变焦镜头 | |
| CN118311752B (zh) | 一种基于全硫系玻璃的非制冷长波红外连续变焦光学系统 | |
| CN216285938U (zh) | 一种小型化大变倍比中波红外连续变焦镜头 | |
| CN110865452A (zh) | 一种机载中波制冷红外连续变焦光学系统 | |
| CN110850566B (zh) | 一种超短无衍射面20倍中波连续变焦镜头 | |
| CN221225139U (zh) | 大靶面超长焦紧凑型大变倍比连续变焦中波红外光学系统以及中波制冷探测器 | |
| CN220232095U (zh) | 带增倍镜的大变倍比连续变焦红外光学系统 | |
| CN210072178U (zh) | 一种中波制冷连续变焦红外镜头 | |
| CN220040862U (zh) | 折返式中波红外面振扫描光学系统 | |
| 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 |