CN220232095U - 带增倍镜的大变倍比连续变焦红外光学系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种带增倍镜的大变倍比连续变焦红外光学系统，包括可拆卸连接并依次设置于光路的一增倍镜组和一标准镜光学系统；所述标准镜光学系统包括依次设置于所述光路的一前固定镜组、一变倍镜组、一补偿镜组、一调焦镜组和一后固定镜组。本实用新型的一种带增倍镜的大变倍比连续变焦红外光学系统，既可以拆掉增倍镜组，单独使用标准镜，也可以带增倍镜作为长焦变焦光学系统使用；该系统带增倍镜长焦焦距超过1.2m，作用距离远，拆掉增倍镜，标准镜短焦视场大，适合大视场搜索；该光学系统可以适配640×512 15μm中波制冷红外探测器。
Description
技术领域
本实用新型涉及红外光学系统领域，尤其涉及一种带增倍镜的大变倍比连续变焦红外光学系统。
背景技术
红外热成像技术以其被动工作方式、全天候工作、隐蔽性好等优点，在红外警戒、侦察和地面防空等军事和民用领域中得到了广泛应用。在某些领域，需要光学系统具有长焦距便于识别远距离的目标，又要求光学系统具有较大的视场，满足系统大视场搜索的需求，所以光学系统需要为大变倍比连续变焦，这将导致系统体积大，重量重。以FLIR公司88mm～1100mm连续变焦光学系统为例，一般需要两人搬运操作，比较笨重。
发明内容
针对上述现有技术中的不足，本实用新型提供一种带增倍镜的大变倍比连续变焦红外光学系统，具有变倍比大、作用距离远、光轴一致性好、便于拆卸搬运等优点。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种带增倍镜的大变倍比连续变焦红外光学系统，包括可拆卸连接并依次设置于光路的一增倍镜组和一标准镜光学系统；所述标准镜光学系统包括依次设置于所述光路的一前固定镜组、一变倍镜组、一补偿镜组、一调焦镜组和一后固定镜组。
优选地，所述增倍镜组包括依次沿所述光路布设的一第一增倍镜透镜、一第二增倍镜透镜和一第三增倍镜透镜；所述第一增倍镜透镜、所述第二增倍镜透镜和所述第三增倍镜透镜采用球面透镜。
优选地，所述前固定镜组包括依次沿所述光路布设的一第一标准镜前固定组透镜和一第二标准镜前固定组透镜；所述第一标准镜前固定组透镜采用所述球面透镜；所述第二标准镜前固定组透镜采用非球面透镜。
优选地，所述变倍镜组和所述补偿镜组均采用一所述非球面透镜。
优选地，所述调焦镜组采用一非球面衍射面透镜。
优选地，所述后固定镜组包括依次沿所述光路布设的一第一标准镜后固定组透镜、一第二标准镜后固定组透镜和一第三标准镜后固定组透镜；所述第一标准镜后固定组透镜采用所述非球面衍射面透镜；所述第二标准镜后固定组透镜和所述第三标准镜后固定组透镜采用非球面透镜。
优选地，还包括一第一标准镜反射镜和一第二标准镜反射镜；所述第一标准镜反射镜设置于所述调焦镜组与所述第一标准镜后固定组透镜之间；所述光路通过所述第一标准镜反射镜弯折90度；所述第二标准镜反射镜设置于所述第一标准镜后固定组透镜与所述第二标准镜后固定组透镜之间；所述光路通过所述第二标准镜反射镜向所述增倍镜组方向弯折90度。
优选地，所述标准镜光学系统为30mm～600mm连续变焦光学系统；所述增倍镜组为无焦望远系统，放大倍率为2倍；所述带增倍镜的大变倍比连续变焦红外光学系统的焦距为60mm～1200mm。
优选地，所述标准镜光学系统变倍比为20倍。
优选地，光轴一致性小于0.05mrad。
本实用新型由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：
将长焦距大变倍比连续变焦光学系统进行分段设计，前段为增倍镜组，后段为标准镜可单独成像，便于搬运操作，也可使用标准镜进一步扩大搜索视场。
带增倍镜的大变倍比连续变焦制冷红外光学系统采用增增倍镜组、前固定组、变倍组、补偿组、调焦组和后固定组六部分组成，其中标准镜光学系统与增倍镜组分开优化设计，保证了30～600mm和60～1200mm两种连续变焦状态下都满足高分辨率成像要求，具有光学系统变倍比大、作用距离远、重量轻、体积小、成像分辨率高等特点。
光学系统长焦焦距长，达到1.2m，作用距离远，分辨率高。光学系统光轴一致性高，齐焦性好。光学系统变焦曲线平滑无拐点，全程变倍清晰。
附图说明
图1为本实用新型实施例的带增倍镜的大变倍比连续变焦红外光学系统的结构示意图；
图2为本实用新型实施例的标准镜短焦二维图；
图3为本实用新型实施例的标准镜中焦二维图；
图4为本实用新型实施例的标准镜长焦二维图；
图5为本实用新型实施例的标准镜短焦MTF图；
图6为本实用新型实施例的标准镜中焦MTF图；
图7为本实用新型实施例的标准镜长焦MTF图；
图8为本实用新型实施例的标准镜短焦点列图；
图9为本实用新型实施例的标准镜中焦点列图；
图10为本实用新型实施例的标准镜长焦点列图；
图11为本实用新型实施例的标准镜短焦畸变图；
图12为本实用新型实施例的标准镜长焦畸变图；
图13为本实用新型实施例的带增倍镜的大变倍比连续变焦红外光学系统的相对照度图；
图14为本实用新型实施例的带增倍镜的大变倍比连续变焦红外光学系统的短焦二维图；
图15为本实用新型实施例的带增倍镜的大变倍比连续变焦红外光学系统的长焦二维图；
图16为本实用新型实施例的带增倍镜的大变倍比连续变焦红外光学系统的短焦MTF图；
图17为本实用新型实施例的带增倍镜的大变倍比连续变焦红外光学系统的长焦MTF图；
图18为本实用新型实施例的带增倍镜的大变倍比连续变焦红外光学系统的短焦点列图；
图19为本实用新型实施例的带增倍镜的大变倍比连续变焦红外光学系统的长焦点列图；
图20为本实用新型实施例的带增倍镜的大变倍比连续变焦红外光学系统的短焦畸变图；
图21为本实用新型实施例的带增倍镜的大变倍比连续变焦红外光学系统的长焦畸变图。
具体实施方式
下面根据附图图1～图21，给出本实用新型的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本实用新型的功能、特点。
请参阅图1～图21，本实用新型实施例的一种带增倍镜的大变倍比连续变焦红外光学系统，包括可拆卸连接并依次设置于光路的一增倍镜组和一标准镜光学系统；标准镜光学系统包括依次设置于光路的一前固定镜组、一变倍镜组6、一补偿镜组7、一调焦镜组8和一后固定镜组。
增倍镜组包括依次沿光路布设的一第一增倍镜透镜1、一第二增倍镜透镜2和一第三增倍镜透镜3；第一增倍镜透镜1、第二增倍镜透镜2和第三增倍镜透镜3采用大口径球面透镜，利于加工，第一增倍镜透镜1材料为硅，第二增倍镜透镜2材料为硅，第三增倍镜透镜3材料为锗。
前固定镜组包括依次沿光路布设的一第一标准镜前固定组透镜4和一第二标准镜前固定组透镜5；第一标准镜前固定组透镜4采用球面透镜；第二标准镜前固定组透镜5采用非球面透镜；第一标准镜前固定组透镜4材料为硅，第二标准镜前固定组透镜5材料为锗。
变倍镜组6和补偿镜组7均采用一非球面透镜；变倍镜组6透镜材料为锗；补偿镜组7透镜材料为硅。
调焦镜组8采用一非球面衍射面透镜；透镜材料为硅。
后固定镜组包括依次沿光路布设的一第一标准镜后固定组透镜9、一第二标准镜后固定组透镜10和一第三标准镜后固定组透镜11；第一标准镜后固定组透镜9采用非球面衍射面透镜；第二标准镜后固定组透镜10和第三标准镜后固定组透镜11采用非球面透镜。透镜材料为IG6和CVD ZNS。
还包括一第一标准镜反射镜12和一第二标准镜反射镜13；第一标准镜反射镜12设置于调焦镜组8与第一标准镜后固定组透镜9之间；光路通过第一标准镜反射镜12弯折90度；第二标准镜反射镜13设置于第一标准镜后固定组透镜9与第二标准镜后固定组透镜10之间；光路通过第二标准镜反射镜13向增倍镜组方向弯折90度。
标准镜光学系统为30mm～600mm连续变焦光学系统；增倍镜组为无焦望远系统，放大倍率为2倍；带增倍镜的大变倍比连续变焦红外光学系统的焦距为60mm～1200mm。
标准镜光学系统变倍比为20倍。
光轴一致性小于0.05mrad。
本实用新型实施例的一种带增倍镜的大变倍比连续变焦红外光学系统，增倍镜组作为单独模块，可以拆卸，不加增倍镜可以作为标准镜单独使用，加上增倍镜组可以作为长焦变焦光学系统使用，作用距离更远。标准镜光学系统变倍比为20倍，变倍比大。光学系统采用U型结构布局，压缩系统体积，光学系统通过调焦镜前后调焦可实现近距离和宽温度范围下的清晰成像。变倍组和补偿组为传统两组元设计，变焦曲线平滑无拐点，可保证变焦全程成像清晰。设计过程中根据装调工艺和加工公差，分析长短焦变焦过程中光轴始终小于0.05mrad。
标准镜组与增倍镜组分开优化设计，再组合设计，保证了30～600mm和60～1200mm两种连续变焦状态下都满足高分辨率成像要求。
光学系统在高低温下齐焦性良好。
以上结合附图实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本实用新型做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本实用新型的限定，本实用新型将以所附权利要求书界定的范围作为本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种带增倍镜的大变倍比连续变焦红外光学系统，其特征在于，包括可拆卸连接并依次设置于光路的一增倍镜组和一标准镜光学系统；所述标准镜光学系统包括依次设置于所述光路的一前固定镜组、一变倍镜组、一补偿镜组、一调焦镜组和一后固定镜组；
所述后固定镜组还包括一第一标准镜反射镜和一第二标准镜反射镜；所述第一标准镜反射镜设置于所述调焦镜组与所述第一标准镜后固定组透镜之间；所述光路通过所述第一标准镜反射镜弯折90度；所述第二标准镜反射镜设置于所述第一标准镜后固定组透镜与所述第二标准镜后固定组透镜之间；所述光路通过所述第二标准镜反射镜向所述增倍镜组方向弯折90度。
2.根据权利要求1所述的带增倍镜的大变倍比连续变焦红外光学系统，其特征在于，所述增倍镜组包括依次沿所述光路布设的一第一增倍镜透镜、一第二增倍镜透镜和一第三增倍镜透镜；所述第一增倍镜透镜、所述第二增倍镜透镜和所述第三增倍镜透镜采用球面透镜。
3.根据权利要求2所述的带增倍镜的大变倍比连续变焦红外光学系统，其特征在于，所述前固定镜组包括依次沿所述光路布设的一第一标准镜前固定组透镜和一第二标准镜前固定组透镜；所述第一标准镜前固定组透镜采用所述球面透镜；所述第二标准镜前固定组透镜采用非球面透镜。
4.根据权利要求3所述的带增倍镜的大变倍比连续变焦红外光学系统，其特征在于，所述变倍镜组和所述补偿镜组均采用一所述非球面透镜。
5.根据权利要求4所述的带增倍镜的大变倍比连续变焦红外光学系统，其特征在于，所述调焦镜组采用一非球面衍射面透镜。
6.根据权利要求5所述的带增倍镜的大变倍比连续变焦红外光学系统，其特征在于，所述后固定镜组包括依次沿所述光路布设的一第一标准镜后固定组透镜、一第二标准镜后固定组透镜和一第三标准镜后固定组透镜；所述第一标准镜后固定组透镜采用所述非球面衍射面透镜；所述第二标准镜后固定组透镜和所述第三标准镜后固定组透镜采用非球面透镜。
7.根据权利要求1所述的带增倍镜的大变倍比连续变焦红外光学系统，其特征在于，所述标准镜光学系统为30mm～600mm连续变焦光学系统；所述增倍镜组为无焦望远系统，放大倍率为2倍；所述带增倍镜的大变倍比连续变焦红外光学系统的焦距为60mm～1200mm。
8.根据权利要求1所述的带增倍镜的大变倍比连续变焦红外光学系统，其特征在于，所述标准镜光学系统变倍比为20倍。
9.根据权利要求1所述的带增倍镜的大变倍比连续变焦红外光学系统，其特征在于，光轴一致性小于0.05mrad。
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