[实用新型]一种小尺寸非制冷双视场红外光学系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种小尺寸非制冷双视场红外光学系统，更具体的说，尤其涉及一种通过合理分布正弯月透镜、双凹透镜和负弯月透镜并选择其正负屈光度的小尺寸非制冷双视场红外光学系统。

背景技术

红外热像系统是利用自然界中一切温度高于绝对零度（-273℃）的物体，每时每刻都辐射出红外线，同时这种红外线辐射都载有物体的特征信息这一原理，然后通过光电转换、电信号处理等手段，将目标物体的温度分布图像转换成视频图像的高科技产品。

非制冷红外系统因为其不需制冷且价格低廉，目前在电力、油田、公路等民用安防领域，甚至军事领域得到了广泛应用。目前，红外光学系统可分为单视场、双视场、多视场以及连续变焦等系统。双视场红外光学系统可实现窄视场与宽视场之间的快速切换，并且移动的透镜数量少，可靠性、同轴性等可以得到很好地保证，因此在军用领域有其不可替代的应用。

非制冷红外光学系统为了得到更多的光线入射，其相对孔径较小；同时由于可用的材料种类较少，而且又需要使用比较少的镜片，以提高它的透过率，因此体积都做得很大。近年来，出现了一些非制冷双视场红外系统的设计，例如2011年5月18日公告的专利号为CN201010516394.8的实用新型专利文件，公开了一种非制冷双视场红外系统，其焦距在56.7㎜和114.3㎜焦距切换，长度达到232㎜，这样大的体积对于一些场合是不方便使用或者无法使用的。

实用新型内容

本实用新型为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种小尺寸非制冷双视场红外光学系统。

本实用新型的小尺寸非制冷双视场红外光学系统，包括用于聚焦光线的第一正弯月透镜和实现光电信号转化的探测器；其特别之处在于：从第一正弯月透镜至探测器之间沿光轴依次设置有双凹透镜、第二正弯月透镜、负弯月透镜和第三正弯月透镜；第一正弯月透镜、第二正弯月透镜和负弯月透镜均为凸面朝向物侧，第三正弯月透镜为凹面朝向物侧；所述第一正弯月透镜、第二正弯月透镜和第三正弯月透镜均具有正屈光度，双凹透镜和负弯月透镜均具有负屈光度；所述双凹透镜可在第一正弯月与第二正弯月透镜之间移动，以实现光学系统窄视场和宽视场的切换。

正屈光度是指对光线具有会聚作用，负屈光度是指对光线具有发散作用。由于第一、第二正弯月和负弯月透镜的凸面朝向物侧，第三正弯月透镜的凹面朝向物侧，且第一、第二和第三正弯月透镜对光线具有会聚作用，双凹透镜、负弯月对光线具有发散作用，使得其组成的光路系统不仅具有较小的尺寸和较大的变倍，而且在窄视场和宽视场切换的过程中具有更大的变焦范围，更佳适于远近场景的切换。

本实用新型的小尺寸非制冷双视场红外光学系统，第一正弯月透镜构成前固定组，双凹透镜构成变倍组，第二正弯月透镜、负弯月透镜和第三正弯月透镜构成后固定组；前固定组、变倍组和后固定组的焦距满足不等式组：

     （1）

其中，为前固定组的焦距，为变倍组的焦距，为后固定组的焦距，为双凹透镜运动至窄视场时整个光学系统所对应的焦距。

当双凹透镜运动至窄视场时，整个光学系统具有最大焦距；焦距、、和在满足不等式（1）的条件下，可使其具有较为紧凑的结构。

本实用新型的小尺寸非制冷双视场红外光学系统，第一正弯月透镜、双凹透镜、第二正弯月透镜、负弯月透镜、第三正弯月透镜朝向物侧和朝向探测器的曲面分别为S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10，这10个曲面中至少有一个为非球面且至少有一个曲面上设置有二元衍射面。

非球面具有更佳的曲率半径，可以进行较好的像差修正并有利于减小系统长度，以获得所需的性能。非球面透镜的应用，带来了出色的锐度和更高的分辨率，使整个光学系统的小型化设计成为可能。

本实用新型的小尺寸非制冷双视场红外光学系统，所述双凹透镜的曲面S3和负弯月透镜的曲面S7均为非球面，所述非球面S7还加工有二元衍射面；非球面S3和非球面S7的参数如下表：