[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

说明书

一种大靶面小型化非制冷红外连续变焦光学系统，包括第一弯月形正透镜、双凹负透镜、双凸正透镜、第二弯月形正透镜、第三弯月形正透镜、探测器；所述透镜采用折衍混合系统，通过各透镜光焦度的合理分配，减少了系统镜片数量、减小了系统的体积、降低了系统重量；该系统的变焦曲线平滑连续，有效避免在变焦过程中出现卡滞现象；采用轴向移动第三弯月形正透镜的方式，实现系统在‑40℃～+60℃温度范围内的像面离焦补偿及被观察物体距离变化的离焦补偿，保证对不同距离物体的清晰成像，避免了由于非制冷设计所造成的系统复杂化；本发明的大靶面小型化非制冷红外连续变焦光学系统，填补了国内适配于1024×768长波非制冷型探测器的连续变焦光学系统的空白。

技术领域

本发明涉及机载光电设备的大靶面非制冷红外光学系统领域，具体涉及一种大靶面小型化非制冷红外连续变焦光学系统。

背景技术

非制冷红外探测器具有价格低廉、体积小、重量轻、功耗低、可靠性高等优点，因此，越来越广泛应用于安防监控、车载等军事及民用领域。

当前，随着非制冷红外技术的不断进步，非制冷红外探测器也在朝着高性能、低成本两个方向突飞猛进的发展，主要用于满足军事装备中高灵敏度、高分辨率、高帧频以及替代部分制冷探测器的需要；国内非制冷红外探测器已经量产的为1024×768、像元尺寸14μm的长波非制冷红外探测器，但目前国内尚没有能够适配1024×768长波非制冷型探测器的连续变焦光学系统。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种大靶面小型化非制冷红外连续变焦光学系统，包括第一弯月形正透镜、双凹负透镜、双凸正透镜、第二弯月形正透镜、第三弯月形正透镜、探测器；所述以上透镜采用折衍混合系统，通过不同透镜光焦度的合理分配，有效减少了系统镜片数量、减小了系统的体积、降低了系统重量；该系统的变焦曲线平滑连续，不存在突变点，可有效避免系统在变焦过程中出现卡滞现象；采用轴向微调移动第三弯月形正透镜的方式实现系统在-40℃～+60℃温度范围内的像面离焦补偿及由于被观察物体的距离变化所引起的系统离焦补偿，从而保证对不同距离物体的清晰成像，避免了由于无制冷设计所造成的系统复杂化；本发明的大靶面小型化非制冷红外连续变焦光学系统，填补了国内适配于1024×768长波非制冷型探测器的连续变焦光学系统的空白。

为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：包括第一弯月形正透镜、双凹负透镜、双凸正透镜、第二弯月形正透镜、第三弯月形正透镜、探测器；所述第一弯月形正透镜为前固定镜；所述双凹负透镜为变焦镜；所述双凸正透镜为变焦补偿镜；所述第二弯月形正透镜为后固定镜；所述第三弯月形正透镜为温度补偿镜；所述探测器为非制冷红外探测器；以上透镜及探测器依序由左至右共光轴设置；在由长焦向短焦变焦过程中，双凹负透镜向第一弯月形正透镜方向移动，双凸正透镜向第二弯月形正透镜方向移动，第一弯月形正透镜、第二弯月形正透镜位置保持原位；第三弯月形正透镜在光轴上微调移动，用于系统在-40℃～+60℃温度范围内的像面离焦补偿、及由于被观察物体的距离变化所引起的系统离焦补偿，从而保证对不同距离物体的清晰成像。

进一步的，在变焦过程中，双凹负透镜、双凸正透镜按照各自的运动规律沿光轴移动；双凹负透镜、双凸正透镜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、双凸正透镜运动规律曲线。

进一步的，所述第一弯月形正透镜、双凹负透镜、双凸正透镜、第二弯月形正透镜、第三弯月形正透镜的材质均为单晶锗。

进一步的，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的有效焦距，