[发明专利]一种大靶面小型化非制冷红外连续变焦光学系统

权利要求书

1.一种大靶面小型化非制冷红外连续变焦光学系统，其特征是：由第一弯月形正透镜(1)、双凹负透镜(2)、双凸正透镜(3)、第二弯月形正透镜(4)、第三弯月形正透镜(5)、探测器(7)组成；所述第一弯月形正透镜(1)为前固定镜；所述双凹负透镜(2)为变焦镜；所述双凸正透镜(3)为变焦补偿镜；所述第二弯月形正透镜(4)为后固定镜；所述第三弯月形正透镜(5)为温度补偿镜；所述探测器(7)为非制冷红外探测器；所述以上透镜及探测器(7)依序由左至右共光轴设置；在由长焦向短焦变焦过程中，双凹负透镜(2)向第一弯月形正透镜(1)方向移动，双凸正透镜(3)向第二弯月形正透镜(4)方向移动，第一弯月形正透镜(1)、第二弯月形正透镜(4)位置保持原位；

所述以上各透镜焦距需满足以下条件：

1.9≤f₁/f≤2.1，-0.9≤f₂/f≤-0.8，2.25≤f₃/f≤2.45，5.0≤f₄/f≤5.2，1.25≤f₅/f≤1.35；

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为第二弯月形正透镜(4)的有效焦距，

f₅为第三弯月形正透镜(5)的有效焦距。

2.根据权利要求1所述大靶面小型化非制冷红外连续变焦光学系统，其特征是：在变焦过程中，双凹负透镜(2)、双凸正透镜(3)按照各自的运动规律沿光轴移动；双凹负透镜(2)、双凸正透镜(3)运动规律由凸轮控制实现，凸轮上设置的包络线为双凹负透镜(2)、双凸正透镜(3)运动规律曲线。

3.根据权利要求1所述大靶面小型化非制冷红外连续变焦光学系统，其特征是：所述第一弯月形正透镜(1)、双凹负透镜(2)、双凸正透镜(3)、第二弯月形正透镜(4)、第三弯月形正透镜(5)的材质均为单晶锗。

4.根据权利要求1所述大靶面小型化非制冷红外连续变焦光学系统，其特征是：所述第一弯月形正透镜(1)入光侧、双凹负透镜(2)出光侧、第三弯月形正透镜(5)入光侧表面均采用偶次非球面面型。

5.根据权利要求4所述大靶面小型化非制冷红外连续变焦光学系统，其特征是：所述第一弯月形正透镜(1)、双凹负透镜(2)、第三弯月形正透镜(5)入光侧的面型方程为：

其中，z为非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距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。

6.根据权利要求1所述大靶面小型化非制冷红外连续变焦光学系统，其特征是：所述第二弯月形正透镜(4)入光侧采用衍射非球面面型，非球面上设置有衍射光栅，其面型方程为：

其中，z为非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距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为第三弯月形正透镜的折射率，n₀为空气折射率。

7.根据权利要求1所述大靶面小型化非制冷红外连续变焦光学系统，其特征是：在第三弯月形正透镜(5)与探测器(7)之间设置有红外探测器窗口保护玻璃(6)。