[实用新型]一种采用双光楔调焦的红外光学系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种采用双光楔调焦的红外光学系统，属于光学技术领域。

背景技术

现有的如图1所示的光学系统包括自左而右沿同轴方向设置的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3和探测器4，第一透镜1为弯月正透镜，材料为锗，第二透镜2为弯月负透镜，材料为硒化锌，第三透镜为弯月正透镜，材料为锗，外界景物辐射经第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、聚焦到探测器4焦平面上，第三透镜3沿轴向前后移动实现调焦补偿。光学系统中常用的调焦方法，均是在光学系统中选择一片或一组透镜做为调焦镜组，调焦镜组根据需要沿光轴方向前后进行移动，用来对不同距离的目标清晰成像或者用来补偿温度变化引起的像面漂移。这种调焦方法要依赖于光学系统中透镜或透镜组的轴向移动，并且调焦透镜组的选取不是随意的，要选取对光学系统成像质量较敏感的透镜组，才能进行调焦补偿。这样的调焦方法具有一定的局限性，要依赖于光学系统的敏感程度。对于敏感度较低的光学系统，这种调焦方法不能够很好的补偿，因为目标距离变化或环境温度变化引起的像面漂移，光学系统成像质量变差。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种采用双光楔调焦的红外光学系统，以解决对调焦镜组轴向移动和对光学系统成像质量敏感度的依赖性。

为实现上述目的，本实用新型的一种采用双光楔调焦的红外光学系统，包括自左而右依次同轴设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和探测器，在第三透镜与探测器之间垂直于主光轴设置有固定光楔和移动光楔，该固定光楔和移动光楔组成中心厚度为D0的平板玻璃，当移动光楔沿固定光楔斜面方向上、下移动时，固定光楔和移动光楔组成平板玻璃中心厚度变为D1、D2，随着组合平板玻璃中心厚度的变化，光学系统焦平面实现沿轴向的前后移动，从而实现调焦补偿，由双光楔组成的平板玻璃的调焦范围为（D0-D1,D2-D0），即从D0-D1到D2-D0。

本实用新型的一种采用双光楔调焦方法的红外光学系统，通过在光学系统中加入由两个独立双光楔组成的平板玻璃实现调焦补偿，通过光楔沿斜面方向的上下移动，改变组合平板玻璃的中心厚度来实现对不同距离目标的清晰成像或者用来补偿温度变化引起的像面漂移，使像面重新聚焦到到探测器焦平面上，使光学系统获得优良像质。本实用新型的调焦补偿简单：采用双光楔组成平板玻璃，通过光楔的移动改变组合平板玻璃的中心厚度实现调焦补偿，调焦方式简单，并且占用轴向距离短；光机装调方便：由于系统中所有透镜均为固定透镜组，仅有一个光楔为运动部件，装调简单，很大程度上降低了系统的装调难度；成像质量优：采用非球面设计，使得光学系统设计的自由度变大，光学系统优化设计可选择的变量则多，使得光学系统像差设计易于达到优良结果，获得优良像质。

附图说明

图1是原有光路图；

图2是本实用新型光路原理图一；

图3是本实用新型光路原理图二；

图4是本实用新型光路原理图三。

具体实施方式

本实用新型的一种采用双光楔调焦的红外光学系统，如图2所示红外光学系统调焦补偿的光路原理图，该光学系统自左而右依次同轴设置有第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、固定光楔A、移动光楔B和探测器4。

外界景物辐射经第一透镜1（弯月正透镜、材料：锗）、第二透镜2（弯月负透镜、材料：硒化锌）、第三透镜3（弯月正透镜、材料：锗）、固定光楔A（材料：锗）、移动光楔B（材料：锗）聚焦到探测器4焦平面上。固定光楔A和移动光楔B组成中心厚度为D0的平板玻璃，如图2所示，当移动光楔B沿固定光楔A斜面方向上移动时，固定光楔A和移动光楔B组成的平板玻璃中心厚度变为D1，如图3所示，当移动光楔B沿固定光楔A斜面方向下移动时，固定光楔A和移动光楔B组成的平板玻璃中心厚度变为D2，如图4所示。由固定光楔A和移动光楔B组成的平板玻璃中心厚度可变，调焦范围为（D0-D1，D2-D0），即从D0-D1到D2-D0，实现了对不同距离目标的清晰成像或者用来补偿温度变化引起的像面漂移，保证了光学系统像质。

透镜1与透镜2间隔45.6mm、透镜2与透镜3间隔32.6mm、透镜3与固定光楔A间隔8mm、移动光楔B与与探测器4保护窗口间隔10mm。

根据图2设计一种采用双光楔调焦的红外光学系统，光学系统焦距为90mm；系统采用一次成像的方式；系统第一面到探测器保护玻璃的轴向空间长度为115mm；F数：1；全视场内畸变≤0.5%。适用的探测器为像素数384×288、像素大小25μm的非制冷长波红外焦平面探测器，适用波长：8μm～14μm；中心波长：10μm；有效成像面积： 9.6mm×7.2mm；保护玻璃厚度为1mm材料为锗；距保护玻璃1.36mm为探测器像面。由固定光楔A和移动光楔B组成的平板玻璃中心厚度可变，用对不同距离目标的清晰成像或者用来补偿温度变化引起的像面漂移，保证光学系统像质。