[发明专利]一种长焦距、大口径、多视场中波红外光学系统

权利要求书

1.一种长焦距、大口径、多视场中波红外光学系统，其特征在于：该光学系统由以下部件组成：

相互平行分布的第一光轴和第二光轴；

在第一光轴上沿由物方至像方的方向依次由同轴设置的次反射镜(1)、第一弯月形负透镜(2)、第一弯月形正透镜(3)以及主反射镜(4)组成；

在第二光轴上沿由物方至像方的方向依次由同轴设置的第二弯月形正透镜(7)、双凹负透镜(8)、双凸正透镜(9)、第二弯月形负透镜(10)以及第三弯月形正透镜(11)组成；

主反射镜(4)的镜面朝向物方方向设置，在主反射镜(4)上开设有供光线由第一弯月形正透镜(3)向像方方向传播的中心孔(401)以及供光线由第三弯月形正透镜(11)向像方方向传播的旁孔(402)，次反射镜(1)的镜面朝向像方方向设置，并用于将来自于主反射镜(4)的光线朝向第一弯月形负透镜(2)反射，双凹负透镜(8)和第二弯月形负透镜(10)固联设置并组成变焦镜组，变焦镜组设置在一个用于带动变焦镜组沿第二光轴轴向移动的第一切换执行机构上；

在主反射镜(4)朝向像方的一侧设有垂直于第一光轴和第二光轴的第三光轴以及用于将来自于第一弯月形正透镜(3)的光线或来自于第三弯月形正透镜(11)的光线朝向沿第三光轴方向反射的反射镜组；

在第三光轴上沿由物方至像方的方向依次由同轴设置的第四弯月形正透镜(14)、第三弯月形负透镜(15)以及成像面(16)组成；

反射镜组由第三平面反射镜(12)、用于将来自于第一弯月形正透镜(3)的光线朝向第三平面反射镜(12)反射的第一平面反射镜(5)、用于将来自于第三弯月形正透镜(11)的光线朝向第三平面反射镜(12)反射的第二平面反射镜(6)以及用于将来自于第三平面反射镜(12)的光线朝向第四弯月形正透镜(14)方向反射的第四平面反射镜(13)组成，其中的第二平面反射镜(6)设置在第二切换执行机构上，第二切换执行机构用于将第二平面反射镜(6)切入第一平面反射镜(5)和第三平面反射镜(12)之间以阻挡来自于第一弯月形正透镜(3)的光线射向第三平面反射镜(12)并使来自于第三弯月形正透镜(11)的光线射向第三平面反射镜(12)，或将第二平面反射镜(6)切出第一平面反射镜(5)和第三平面反射镜(12)之间以切断来自于第三弯月形正透镜(11)的光线射向第三平面反射镜(12)并使来自于第一弯月形正透镜(3)的光线射向第三平面反射镜(12)。

2.根据权利要求1所述的一种长焦距、大口径、多视场中波红外光学系统，其特征在于：第一平面反射镜(5)和第三平面反射镜(12)相互平行设置，第四平面反射镜(13)垂直于第一平面反射镜(5)和第三平面反射镜(12)设置。

3.根据权利要求1所述的一种长焦距、大口径、多视场中波红外光学系统，其特征在于：次反射镜(1)的有效焦距f₁满足-1.6f≤f₁≤-1.4f；第一弯月形负透镜(2)的有效焦距f₂满足-3.2f≤f₂≤-2.8f；第一弯月形正透镜(3)的有效焦距f₃满足4.0f≤f₃≤4.5f；主反射镜(4)的有效焦距f₄满足-4.37f≤f₄≤-4.25f；第二弯月形正透镜(7)的有效焦距f₇满足2.3f≤f₇≤2.4f；双凹负透镜(8)的有效焦距f₈满足-0.5f≤f₈≤-0.47f；双凸正透镜(9)的有效焦距f₉满足0.9f≤f₉≤1.0f；第二弯月形负透镜(10)的有效焦距f₁₀满足-2.8f≤f₁₀≤-2.5f；第三弯月形正透镜(11)的有效焦距f₁₁满足4.4f≤f₁₁≤5.1f；第四弯月形正透镜(14)的有效焦距f₁₄满足0.35f≤f₁₄≤0.4f；第三弯月形负透镜(15)的有效焦距f₁₅满足-0.65f≤f₁₅≤-0.6f，其中的f均为中波红外光学系统短焦时的焦距。

4.根据权利要求1所述的一种长焦距、大口径、多视场中波红外光学系统，其特征在于：第一弯月形正透镜(3)、双凹负透镜(8)、双凸正透镜(9)以及第三弯月形负透镜(15)朝向像方一侧的表面均为偶次非球面；第一弯月形正透镜(3)朝向像方一侧的表面满足面型方程：其中的c₁为第一弯月形正透镜(3)朝向像方一侧表面的曲率，r₁为第一弯月形正透镜(3)的垂直于光轴方向的径向坐标，k₁为第一弯月形正透镜(3)朝向像方一侧表面的二次曲线常数，A₁为第一弯月形正透镜(3)朝向像方一侧表面的四阶非球面系数，B₁为第一弯月形正透镜(3)朝向像方一侧表面的六阶非球面系数，C₁为第一弯月形正透镜(3)朝向像方一侧表面的八阶非球面系数，D₁为第一弯月形正透镜(3)朝向像方一侧表面的十阶非球面系数；双凹负透镜(8)朝向像方一侧的表面满足面型方程：其中的c₂为双凹负透镜(8)朝向像方一侧表面的曲率，r₂为双凹负透镜(8)的垂直于光轴方向的径向坐标，k₂为双凹负透镜(8)朝向像方一侧表面的二次曲线常数，A₂为双凹负透镜(8)朝向像方一侧表面的四阶非球面系数，B₂为双凹负透镜(8)朝向像方一侧表面的六阶非球面系数，C₂为双凹负透镜(8)朝向像方一侧表面的八阶非球面系数，D₂为双凹负透镜(8)朝向像方一侧表面的十阶非球面系数；双凸正透镜(9)朝向像方一侧的表面满足面型方程：其中的c₃为双凸正透镜(9)朝向像方一侧表面的曲率，r₃为双凸正透镜(9)的垂直于光轴方向的径向坐标，k₃为双凸正透镜(9)朝向像方一侧表面的二次曲线常数，A₃为双凸正透镜(9)朝向像方一侧表面的四阶非球面系数，B₃为双凸正透镜(9)朝向像方一侧表面的六阶非球面系数，C₃为双凸正透镜(9)朝向像方一侧表面的八阶非球面系数，D₃为双凸正透镜(9)朝向像方一侧表面的十阶非球面系数；第三弯月形负透镜(15)朝向像方一侧的表面满足面型方程：其中的c₄为第三弯月形负透镜(15)朝向像方一侧表面的曲率，r₄为第三弯月形负透镜(15)的垂直于光轴方向的径向坐标，k₄为第三弯月形负透镜(15)朝向像方一侧表面的二次曲线常数，A₄为第三弯月形负透镜(15)朝向像方一侧表面的四阶非球面系数，B₄为第三弯月形负透镜(15)朝向像方一侧表面的六阶非球面系数，C₄为第三弯月形负透镜(15)朝向像方一侧表面的八阶非球面系数，D₄为第三弯月形负透镜(15)朝向像方一侧表面的十阶非球面系数。