CN115128786B - 一种大变倍比、高分辨率长波红外连续变焦光学系统 - Google Patents

一种大变倍比、高分辨率长波红外连续变焦光学系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种大变倍比、高分辨率长波红外连续变焦光学系统，从物方至像方依次由同轴设置的第一弯月形正透镜、双凹负透镜、双凸正透镜、第一弯月形负透镜、第二弯月形负透镜、第二弯月形正透镜组成；通过轴向移动双凹负透镜实现焦距的变化，通过轴向移动双凸正透镜及第一弯月形负透镜补偿变焦过程中的系统离焦，保持系统在30mm～180mm变焦过程中清晰成像，成像质量优良，无卡滞。采用双补偿组的结构形式有效缩短了光学系统的长度，光学总长为220mm，实现小型化。光学系统的F数为1.2，相对孔径大、聚光能力强，可有效提高红外热成像系统的温度分辨率。本发明的光学系统能够适配新型分辨率为800×600，17μm、分辨率为1024×768，14μm或分辨率为1280×1024，12μm的高分辨率长波探测器。

Description

一种大变倍比、高分辨率长波红外连续变焦光学系统
技术领域
本发明涉及长波红外光学系统领域，具体涉及一种大变倍比、高分辨率长波红外连续变焦光学系统。
背景技术
为提高红外热成像系统的分辨率，需要实现光学系统的长焦化，但随着焦距的增长，光学系统的体积也会增大，因此，长焦距小型化是红外光学系统的一大技术难点。
用于搜索、跟踪、目标识别的光电系统，其红外热成像系统要既能够实现大视场的目标搜索又能够实现远距离目标的小视场跟踪、识别。单视场红外光学系统难以满足对不同距离处目标的探测、识别要求，因此，红外热像仪的光学系统需要设计为变焦光学系统来实现这一功能。连续变焦红外光学系统短焦距大视场的覆盖率广，长焦距小视场的分辨率高。大视场可用于大范围搜索目标，小视场可用于对目标进行识别、跟踪与瞄准，在变焦过程中目标图像能够始终保持清晰，能够实现变焦范围内任意视场的变换，在连续变焦过程中不会丢失跟踪目标，而且能够根据场景和目标特征选择合适的工作视场，大大提高了人机功效。
大面阵规模的红外探测器需要适配大靶面的红外光学镜头，否则系统输出的图像会出现黑角。因此，设计红外光学系统时，其靶面大小应该不小于所选红外探测器的靶面尺寸。
申请号为201721052438.X的中国专利申请公开了一种长焦距长波红外连续变焦镜头，该系统焦距为30～180mm，变倍比为6倍，适配分辨率为640×480，像元尺寸为17微米的长波探测器，光学系统总长305mm，最大口径152mm。该光学系统长、体积大，在实际应用中难于满足小型化、轻量化的要求，且不能适配当前新型分辨率为800×600，像元尺寸为17微米或分辨率为1024×768，像元尺寸为14微米的长波探测器。
申请号为201821510740.X的中国专利申请公开了一种便携长焦距经济型长波红外连续变焦镜头，该系统焦距为30～150mm，变倍比为5倍，适配分辨率为640×480，像元大小17微米的长波探测器，光学系统总长235mm。该光学系统长、体积大、靶面小，不能适配当前新型分辨率为800×600，像元大小17μm或分辨率为1024×768，像元尺寸为14μm以及分辨率为1280×1024，像元尺寸为12μm的长波探测器。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提一种大变倍比、高分辨率长波红外连续变焦光学系统，能够适配新型的高分辨率长波探测器，且有效缩短了光学系统总长，保证小型化的同时，具有高成像质量，有效提高了红外热成像系统的温度分辨率。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种大变倍比、高分辨率长波红外连续变焦光学系统，由从物方至像方依次同轴设置的第一弯月形正透镜、双凹负透镜、双凸正透镜、第一弯月形负透镜、第二弯月形负透镜、第二弯月形正透镜组成，通过轴向移动双凹负透镜实现光学系统焦距变化，通过轴向移动双凸正透镜及第一弯月形负透镜实现离焦补偿，从而保持变焦过程中始终能够清晰成像。
进一步的，当焦距由短焦向长焦变化时，所述双凹负透镜沿轴向向像方移动，所述双凸正透镜沿轴向向物方移动，所述第一弯月形负透镜沿轴向先向像方移动后再向物方移动。
进一步的，所述的第一弯月形正透镜、第二弯月形负透镜、第二弯月形正透镜均弯向像方设置，第一弯月形负透镜弯向物方设置。
进一步的，所述以上各透镜焦距需满足以下条件：
5.0≤f1/f≤5.2，-1.5≤f2/f≤-1.2，1.3≤f3/f≤1.7，-12.0≤f4/f≤-11.0，-2.1≤f5/f≤-1.8，0.9≤f6/f≤1.2；
其中：f为光学系统短焦状态的焦距，
f1为第一弯月形正透镜的有效焦距，
f2为双凹负透镜的有效焦距，
f3为双凸正透镜的有效焦距，
f4为第一弯月形负透镜的有效焦距，
f5为第二弯月形负透镜的有效焦距，
f6为第二弯月形正透镜的有效焦距。
进一步的，所述双凹负透镜与双凸正透镜的中心间隔为5.00～90.33mm，所述双凸正透镜与第一弯月形负透镜的中心间隔为6.2～21.98mm，所述第一弯月形负透镜与第二弯月形负透镜的中心间隔为20.18～34.10mm。
进一步的，在由大视场至小视场的变化过程中，双凹负透镜的行程为68.1mm，双凸正透镜行程为17.2mm，第一弯月形负透镜的行程为13.9mm。
进一步的，所述光学系统采用轴向移动第二弯月形负透镜的方式实现在-40℃～+60℃温度范围内的像面离焦补偿及由于被观察景物的距离变化所引起的系统离焦补偿。
进一步地，双凸正透镜朝向物方一侧表面S5、第二弯月形负透镜朝向像方一侧表面S10、第二弯月形正透镜朝向物方一侧表面S11均为非球面，所述非球面的面型方程为：
Figure BDA0003721008050000031
其中，z为非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距离非球面顶点的距离矢高，c为曲率，c＝1/R，R表示透镜表面的曲率半径，r为垂直光轴方向的径向坐标，k为二次曲线常数，A为四阶非球面系数、B六阶非球面系数、C为八阶非球面系数、D为十阶非球面系数。
所述的第一弯月形负透镜朝向物方一侧表面S7为非球面，且在非球面基底上利用金刚石车削加工出连续浮雕结构形成衍射面，其满足方程：
Figure BDA0003721008050000032
/>
其中，z为非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距离非球面顶点的距离矢高，c为曲率，c＝1/R，R表示透镜表面的曲率半径，r为垂直光轴方向的径向坐标，k为二次曲线常数，A为四阶非球面系数、B六阶非球面系数、C为八阶非球面系数；HOR为衍射级次，C1、C2、C3为衍射面系数，λ0为设计中心波长；n为该透镜的折射率，n0为空气折射率。
进一步的，所述的第一弯月形正透镜、双凹负透镜、双凸正透镜、第一弯月形负透镜、第二弯月形负透镜、第二弯月形正透镜的材质均为单晶锗(Ge)。
有益效果：
1、本发明实现了能够适配新型分辨率为800×600，17μm、分辨率为1024×768，14μm或分辨率为1280×1024，12μm长波探测器的30mm～180mm连续变焦光学系统，采用三组元连续变焦的结构形式，通过两个补偿组对由于变倍组运动所造成的光学系统像面离焦进行补偿，有效缩短了光学系统的长度，该系统光学总长为220mm，保证小型化的同时，在奈奎斯特频率处的传递函数值高，能够增加系统的信噪比，从而有效提高了红外热成像系统的温度分辨率；
2、该光学系统在在变焦过程中全程能够保持清晰成像，变焦过程中运动曲线的平滑连续，不存在突变点，可有效避免系统在变焦过程中出现卡滞现象。
附图说明
图1为光学系统在短焦30mm状态时的光路图；
图2为光学系统在中焦90mm状态时的光路图；
图3为光学系统在长焦180mm状态时的光路图；
图4光学系统在短焦30mm状态时的传递函数图；
图5光学系统在中焦90mm状态时的传递函数图；
图6光学系统在长焦180mm状态时的传递函数图；
图7光学系统在短焦30mm状态时的点列图；
图8光学系统在中焦90mm状态时的点列图；
图9光学系统在长焦180mm状态时的点列图；
图10光学系统变焦曲线图。
其中，1为第一弯月形正透镜，2为双凹负透镜，3为双凸正透镜，4为第一弯月形负透镜，5为第二弯月形负透镜，6为第二弯月形正透镜，7为像平面。
第一弯月形正透镜1、双凹负透镜2、双凸正透镜3、第一弯月形负透镜4、第二弯月形负透镜5、第二弯月形正透镜6沿物方至像方方向上的曲面分别标记为S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
需要说明的是，作为常识，靠近物空间的方向为物方，靠近像空间的方向为像方，从物方到像方的方向，透镜的两面依次为入射面和出射面。
本发明中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，指的是该类型的透镜出现的顺序，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1～图3所示，一种大变倍比、高分辨率长波红外连续变焦光学系统，由从物方至像方依次设置的第一弯月形正透镜1、双凹负透镜2、双凸正透镜3、第一弯月形负透镜4、第二弯月形负透镜5、第二弯月形正透镜6组成。
所述的第一弯月形正透镜1、双凹负透镜2、双凸正透镜3、第一弯月形负透镜4、第二弯月形负透镜5、第二弯月形正透镜6由物方至像方依次同轴设置。
所述的第一弯月形正透镜1、第二弯月形负透镜5、第二弯月形正透镜6均弯向像方设置，第一弯月形负透镜4弯向物方设置。
进一步的，如图1～3所示，通过轴向移动双凹负透镜2、双凸正透镜3及第一弯月形负透镜4实现光学系统焦距的改变，当焦距由短焦向长焦变化时，所述双凹负透镜2沿轴向向像方移动，所述双凸正透镜3沿轴向向物方移动，所述第一弯月形负透镜4沿轴向先向像方移动后再向物方移动。
所述双凹负透镜2与双凸正透镜3的中心间隔为5.00～90.33mm，所述双凸正透镜3与第一弯月形负透镜4的中心间隔为6.2～21.98mm，所述第一弯月形负透镜4与第二弯月形负透镜5的中心间隔为20.18～34.10mm；在由大视场至小视场的变化过程中，双凹负透镜2的行程为68.1mm，双凸正透镜3行程为17.2mm，第一弯月形负透镜4的行程为13.9mm。
双凹负透镜2为变倍组，双凸正透镜3与第一弯月形负透镜4分别为第一补偿组和第二补偿组，采用三组元连续变焦的结构形式，通过两个补偿组对由于变倍组运动所造成的光学系统像面离焦进行补偿，有效缩短了光学系统的长度。
所述大变倍比、高分辨率长波红外连续变焦光学系统，采用轴向移动第二弯月形负透镜5的方式实现系统在-40℃～+60℃温度范围内的像面离焦补偿及由于被观察景物的距离变化所引起的系统离焦补偿，从而保证对不同距离物体的清晰成像。
优选的，所述的第一弯月形正透镜1、双凹负透镜2、双凸正透镜3、第一弯月形负透镜4、第二弯月形负透镜5、第二弯月形正透镜6的材质均为单晶锗Ge。
所述光学系统具体的光线传输路径为，由外界景物红外辐射所发出的光线经第一弯月形正透镜1会聚后到达双凹负透镜2，经双凹负透镜2发散后到达双凸正透镜3，经双凸正透镜3会聚后到达第一弯月形负透镜4，经第一弯月形负透镜4发散后到达第二弯月形负透镜5，经第二弯月形负透镜5发散后到达第二弯月形正透镜6，经第二弯月形正透镜6会聚后成像在像平面7。
优选的，所述的第一弯月形正透镜1满足以下条件：5.0≤f1/f≤5.2，其中f为光学系统短焦状态的焦距、f1为第一弯月形正透镜1的有效焦距。
所述的双凹负透镜2满足以下条件：-1.5≤f2/f≤-1.2，其中f为光学系统短焦状态的焦距、f2为双凹负透镜2的有效焦距。
所述的双凸正透镜3满足以下条件：1.3≤f3/f≤1.7，其中f为光学系统短焦状态的焦距、f3为双凸正透镜3的有效焦距。
所述的第一弯月形负透镜4满足以下条件：-12.0≤f4/f≤-11.0，其中f为光学系统短焦状态的焦距、f4为第一弯月形负透镜4的有效焦距。
所述的第二弯月形负透镜5满足以下条件：-2.1≤f5/f≤-1.8，其中f为光学系统短焦状态的焦距、f5为第二弯月形负透镜5的有效焦距。
所述的第二弯月形正透镜6满足以下条件：0.9≤f6/f≤1.2，其中f为光学系统短焦状态的焦距、f6为第二弯月形正透镜6的有效焦距。
表1为本发明实现的技术指标，其中，F#(光学系统F数)计算公式为f/D，f为光学系统的焦距，D为入射光瞳直径。
表1本发明实现的技术指标
Figure BDA0003721008050000061
Figure BDA0003721008050000071
表2列出根据本发明的光学系统在焦距为30mm～180mm时实施例的详细数据，其包含各透镜的面型、曲率半径、厚度、口径、材料。其中，透镜的曲率半径、厚度的单位均为mm，球面及非球面的曲率半径指的是透镜表面与光轴交点处的曲率半径。
表2中的“表面序号”是沿光线传播方向计数，如第一弯月形正透镜(1)的光束入射面为序号S1，光束出射面为序号S2，其它镜面序号以此类推；表2中的“半径”表示该面的曲率半径，其正负断定原则是：以该面与主光轴的交点作为起点，该面的曲面中心作为终点。若连线方向与光线传播方向相同则为正，反之为负。若该面为平面，该面曲率半径为无穷大。
表2中的“厚度”给出了相邻两个面在光轴上的距离，其正负判定原则是：以当前面顶点作为起点，下一面顶点作为终点。若连线方向与光线传播方向相同则为正，反之为负。若两个面之间的材料为红外材料，则该厚度表示透镜厚度，若两个面之间的没有材料，则表示两个透镜之间的空气间隔。
表2本发明光学系统的详细数据
Figure BDA0003721008050000072
Figure BDA0003721008050000081
所述的大变倍比、高分辨率长波红外连续变焦光学系统，所述第一弯月形正透镜1、双凹负透镜2、双凸正透镜3、第一弯月形负透镜4、第二弯月形负透镜5、第二弯月形正透镜6沿物方至像方方向上的曲面分别标记为S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12；双凸正透镜3朝向物方一侧表面S5、第二弯月形负透镜5朝向像方一侧表面S10、第二弯月形正透镜6朝向物方一侧表面S11均为非球面。
进一步的，上述各非球面的面型方程为：
Figure BDA0003721008050000082
其中，z为非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距离非球面顶点的距离矢高，c为曲率，c＝1/R，R表示透镜表面的曲率半径，r为垂直光轴方向的径向坐标，k为二次曲线常数，A为四阶非球面系数、B六阶非球面系数、C为八阶非球面系数、D为十阶非球面系数。
表3列出根据本发明的双凸正透镜3朝向物方一侧表面S5、第二弯月形负透镜5朝向像方一侧表面S10、第二弯月形正透镜6朝向物方一侧表面S11的非球面系数，表中采用科学计数法表示，例如-1.545144e-007表示-1.545144×10-7。
表3本发明中的非球面系数
Figure BDA0003721008050000091
进一步的，所述的第一弯月形负透镜4朝向物方一侧表面S7为非球面，在非球面基底上利用金刚石车削加工出连续浮雕结构形成衍射面，其满足方程：
Figure BDA0003721008050000092
其中，z为非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距离非球面顶点的距离矢高，c为曲率，c＝1/R，R表示透镜表面的曲率半径，r为垂直光轴方向的径向坐标，k为二次曲线常数，A为四阶非球面系数、B六阶非球面系数、C为八阶非球面系数；HOR为衍射级次，C1、C2、C3为衍射面系数，λ0为设计中心波长；n为透镜的折射率，n0为空气折射率。
表4列出根据本发明的第一弯月形负透镜4朝向物方一侧的衍射非球面系数。
表4本发明衍射非球面系数
Figure BDA0003721008050000093
经过光学设计软件仿真，如图4、图5、图6所示，短焦、中焦及长焦状态下的传递函数均大于0.3；如图7、图8、图9所示，短焦、中焦及长焦状态下的点列图，该系统弥散斑直径均与探测器像元尺寸相当；如图10所示，为该连续变焦光学系统的变焦曲线图，横坐标为连续变焦光学系统的焦距，纵坐标为变倍组和补偿组相对于前固定组的轴向距离。由图可见，该系统的变焦曲线平滑连续，不存在突变点，可有效避免系统在变焦过程中出现卡滞现象。
以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，都可利用上述揭示的技术内容做出些许改动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种大变倍比、高分辨率长波红外连续变焦光学系统，其特征在于，由从物方至像方依次同轴设置的第一弯月形正透镜(1)、双凹负透镜(2)、双凸正透镜(3)、第一弯月形负透镜(4)、第二弯月形负透镜(5)、第二弯月形正透镜(6)组成，其中，所述的第一弯月形正透镜(1)、第二弯月形负透镜(5)、第二弯月形正透镜(6)均弯向像方设置，第一弯月形负透镜(4)弯向物方设置，通过轴向移动双凹负透镜(2)、双凸正透镜(3)及第一弯月形负透镜(4)实现所述光学系统焦距的改变及离焦补偿，当焦距由短焦向长焦变化时，所述双凹负透镜(2)沿轴向向像方移动，所述双凸正透镜(3)沿轴向向物方移动，所述第一弯月形负透镜(4)沿轴向先向像方移动后再向物方移动。
2.如权利要求1所述的一种大变倍比、高分辨率长波红外连续变焦光学系统，其特征在于：各透镜焦距需满足以下条件：
5.0≤f1/f≤5.2，-1.5≤f2/f≤-1.2，1.3≤f3/f≤1.7，-12.0≤f4/f≤-11.0，-2.1≤f5/f≤-1.8，0.9≤f6/f≤1.2；
其中：f为光学系统短焦状态的焦距，
f1为第一弯月形正透镜(1)的有效焦距，
f2为双凹负透镜(2)的有效焦距，
f3为双凸正透镜(3)的有效焦距，
f4为第一弯月形负透镜(4)的有效焦距，
f5为第二弯月形负透镜(5)的有效焦距，
f6为第二弯月形正透镜(6)的有效焦距。
3.如权利要求1所述的一种大变倍比、高分辨率长波红外连续变焦光学系统，其特征在于，所述双凹负透镜(2)与双凸正透镜(3)的中心间隔为5.00～90.33mm，所述双凸正透镜(3)与第一弯月形负透镜(4)的中心间隔为6.2～21.98mm，所述第一弯月形负透镜(4)与第二弯月形负透镜(5)的中心间隔为20.18～34.10mm。
4.如权利要求2所述的一种大变倍比、高分辨率长波红外连续变焦光学系统，其特征在于，在由大视场至小视场的变化过程中，双凹负透镜(2)的行程为68.1mm，双凸正透镜(3)行程为17.2mm，第一弯月形负透镜(4)的行程为13.9mm。
5.如权利要求1所述的一种大变倍比、高分辨率长波红外连续变焦光学系统，其特征在于，所述光学系统采用轴向移动第二弯月形负透镜(5)的方式实现在-40℃～+60℃温度范围内的像面离焦补偿及由于被观察景物的距离变化所引起的系统离焦补偿。
6.如权利要求1所述的一种大变倍比、高分辨率长波红外连续变焦光学系统，其特征在于，所述的光学系统实现的技术参数为：工作波段：8μm～12μm；F#：1.2；焦距：30mm～180mm；像面直径：Φ19.7mm，光学系统总长220mm，其中，F#计算公式为f/D，f为光学系统的焦距，D为入射光瞳直径。
7.如权利要求1所述的一种大变倍比、高分辨率长波红外连续变焦光学系统，其特征在于，该光学系统适配分辨率为800×600，像元大小17μm，或分辨率为1024×768，像元尺寸为14μm，或分辨率为1280×1024，像元尺寸为12μm的长波探测器。
8.如权利要求1所述的一种大变倍比、高分辨率长波红外连续变焦光学系统，其特征在于，双凸正透镜(3)朝向物方一侧表面(S5)、第二弯月形负透镜(5)朝向像方一侧表面(S10)、第二弯月形正透镜(6)朝向物方一侧表面(S11)均为非球面。
9.如权利要求1所述的一种大变倍比、高分辨率长波红外连续变焦光学系统，其特征在于，第一弯月形负透镜(4)朝向物方一侧表面(S7)为衍射非球面，通过在非球面基底上利用金刚石车削加工出连续浮雕结构形成衍射面。
10.如权利要求1所述的一种大变倍比、高分辨率长波红外连续变焦光学系统，其特征在于：所述的第一弯月形正透镜(1)、双凹负透镜(2)、双凸正透镜(3)、第一弯月形负透镜(4)、第二弯月形负透镜(5)、第二弯月形正透镜(6)的材质均为单晶锗(Ge)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110412756A (zh) * 2019-08-13 2019-11-05 福建福光天瞳光学有限公司 非制冷型长波红外连续变焦镜头及调节方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001083413A (ja) * 1999-09-13 2001-03-30 Nitto Kogaku Kk 赤外線レンズ
CN110412756A (zh) * 2019-08-13 2019-11-05 福建福光天瞳光学有限公司 非制冷型长波红外连续变焦镜头及调节方法

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