[发明专利]一种简易机载长波双视场两档变焦红外光学系统

说明书

一种简易机载长波双视场两档变焦红外光学系统，前固定组为一片弯月形正透镜，透镜凸面朝向物方，凹面朝向变倍组，凹面为偶次非球面；变倍组为一片双凹面负透镜，透镜两个凹面分别朝向前固定组和第一固定组，变倍组能够沿光路前后移动，通过双凹面负透镜实现变焦和调焦；第一固定组为一片弯月形正透镜，透镜凸面朝向变倍组，凹面朝向第二固定组，凹面为偶次非球面，第一固定组的孔径光阑位于透镜凹面且在光学系统变焦过程中保持恒定；第二固定组为一片弯月形正透镜，透镜凸面朝向第一固定组，凹面朝向探测器的感光表面。本发明具有光学总长短、体积小、便于携带、装调简单、成本低以及像质高的优点。

技术领域

本发明属于红外探测领域，具体涉及一种简易机载长波双视场两档变焦红外光学系统。

背景技术

随着科学技术的发展，红外光学系统被广泛应用于军事领域中。常用的红外系统有连续变焦光学系统和两档变焦光学系统。其中，两档变焦光学系统具有结构简单、透射率高、体积小等优点，既能够实现长焦距高分辨率成像，又能够实现宽视场搜索成像，因此被广泛应用于光电侦查设备中。而目前国内所使用的机载长波双视场两档变焦红外光学系统普遍存在许多问题，归结起来包括：镜片数量多、镜片材料普遍使用比较昂贵的硫系玻璃、镜片面型使用三面以上的偶次非球面和一面衍射球面(这两种面型镜片价格昂贵，尤其是衍射球面)、镜片加工复杂以及光学系统装调复杂等等。因此，研发设计一款镜片少、低成本、装调简单的机载长波双视场两档变焦红外光学系统是行业未来重要的一个发展方向。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中机载两档变焦光学系统结构和装调复杂、成本昂贵的问题，提供一种简易机载长波双视场两档变焦红外光学系统，具有光学总长短、体积小、便于携带、装调简单、成本低以及像质高的优点，更易于装配各种飞机光电吊舱。

为了实现上述目的，本发明的一种简易机载长波双视场两档变焦红外光学系统，包括从物方到像方依次设置的前固定组、变倍组、第一固定组、第二固定组以及探测器；

前固定组为一片弯月形正透镜，透镜凸面朝向物方，凹面朝向变倍组，凹面为偶次非球面；变倍组为一片双凹面负透镜，透镜两个凹面分别朝向前固定组和第一固定组，变倍组能够沿光路前后移动，通过双凹面负透镜实现变焦和调焦功能，进而达到宽、窄双视场的切换；第一固定组为一片弯月形正透镜，透镜凸面朝向变倍组，凹面朝向第二固定组，凹面为偶次非球面，第一固定组的孔径光阑位于透镜凹面，且在光学系统变焦过程中保持恒定；第二固定组为一片弯月形正透镜，透镜凸面朝向第一固定组，凹面朝向探测器的感光表面。

作为优选，在本发明简易机载长波双视场两档变焦红外光学系统的一种实施例中，所述前固定组的透镜凸面镀类金刚碳膜；所述前固定组的透镜凹面以及变倍组、第一固定组、第二固定组的透镜前后两个表面上镀工作波长8um～12um的增透膜。

作为优选，在本发明简易机载长波双视场两档变焦红外光学系统的一种实施例中，变倍组沿光路前后移动的行程为27.326mm；探测器采用17um像元大小的非制冷长波红外探测器，分辨率为640*512，光学总长为100mm，最大口径为71.932mm。

作为优选，在本发明简易机载长波双视场两档变焦红外光学系统的一种实施例中，两档变焦的焦距为20～60mm，光学F数为1.2，视场角范围为19.215°～6.236°；后截距为6.735mm；工作波长为8～12um；全视场平均传递函数值MTF0.35@30lp/mm。

作为优选，在本发明简易机载长波双视场两档变焦红外光学系统的一种实施例中，前固定组、变倍组、第一固定组以及第二固定组均采用锗单晶透镜。

作为优选，在本发明简易机载长波双视场两档变焦红外光学系统的一种实施例中，对于前固定组与第一固定组的凹面，其偶次非球面表达式如下：