[发明专利]一种长焦距大靶面红外连续变焦光学系统

权利要求书

1.一种长焦距大靶面红外连续变焦光学系统，其特征是：包括第一弯月形正透镜(1)、双凹负透镜(2)、双凸正透镜(3)、弯月形负透镜(4)、第二弯月形正透镜(5)、第三弯月形正透镜(6)、探测器(7)；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；所述弯月形负透镜(4)、第二弯月形正透镜(5)为后固定组；所述第三弯月形正透镜(6)为温度补偿镜；所述探测器(7)为非制冷红外探测器；所述以上各透镜及红外探测器(7)依序从左至右、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)向弯月形负透镜(4)方向移动，第一弯月形正透镜(1)、弯月形负透镜(4)、第二弯月形正透镜(5)、第三弯月形正透镜(6)位置保持原位；第三弯月形正透镜(6)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被观察物体的距离变化所引起的系统离焦补偿；

所述以上各透镜焦距需满足以下条件：

4.6≤f₁/f≤4.9，-1.8≤f₂/f≤-1.5，2.5≤f₃/f≤2.7，-31.0≤f₄/f≤-28.0，17.0≤f₅/f≤20.0，1.4≤f₆/f≤1.6；

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为弯月形负透镜(4)的有效焦距，

f₅为第二弯月形正透镜(5)的有效焦距，

f₆为第三弯月形正透镜(6)的有效焦距。

2.根据权利要求1所述长焦距大靶面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所述长焦距大靶面红外连续变焦光学系统，其特征是：所述的第一弯月形正透镜(1)、双凹负透镜(2)、双凸正透镜(3)、第三弯月形正透镜(6)的材质均为单晶锗(Ge)；所述弯月形负透镜(4)的材质均为硫化锌(ZNS)，第二弯月形正透镜组成(5)的材质为硒化锌(ZNSE)。

4.根据权利要求1所述长焦距大靶面红外连续变焦光学系统，所述其特征是：双凸正透镜(3)、弯月形负透镜(4)、第三弯月形正透镜(6)入光侧表面均采用偶次非球面面型。

5.根据权利要求4所述长焦距大靶面红外连续变焦光学系统，其特征是：所述双凸正透镜(3)、弯月形负透镜(4)、第三弯月形正透镜(6)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所述长焦距大靶面红外连续变焦光学系统，其特征是：所述第二弯月形正透镜(5)入光侧表面采用衍射非球面，非球面上设置有衍射光栅。

7.根据权利要求6所述长焦距大靶面红外连续变焦光学系统，其特征是：所述第二弯月形正透镜(5)入光侧表面面型方程为：

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。