[发明专利]一种超大孔径广角中波制冷红外光学系统

说明书

本发明公开了一种超大孔径广角中波制冷红外光学系统，从物方到像方依次由望远镜组G1和聚焦镜组G2组成；望远镜组G1依次由第一透镜和第二透镜组成，第一透镜为具有负光焦度的非球面透镜，第二透镜为具有正光焦度的非球面透镜；聚焦镜组G2依次由第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜组成，第三透镜、第四透镜和第六透镜均为具有正光焦度且凸面弯向物方的弯月形非球面透镜，第五透镜为具有负光焦度且凸面弯向物方的弯月形非球面透镜。上述光学系统，具有大视场和大孔径，响应灵敏度高，搜索范围大；穿透烟尘、雾霾能力强，抗非目标干扰能力强；像质优良；减少了光学系统所用镜片数量，减轻了系统总重量；同时非球面面型平缓平滑，有利于加工，提高产品良率。

技术领域

本发明涉及一种超大孔径广角中波制冷红外光学系统，属于中波制冷红外光学系统领域。

背景技术

红外热成像的应用领域，通常需要红外光学系统能够同时提供高放大倍率的小视场图像和低放大倍率的大视场图像，以完成系统对目标的搜索、瞄准和跟踪功能，大视场用于目标搜索，小视场用于仔细观察或放大目标。目前市面上主要有连续变焦和双视场镜头(或多视场镜头)来同时实现搜索瞄准和跟踪观察功能。

受限于中波制冷探测器和中波材料镜片加工等技术难点，中波制冷镜头的F数通常＞2.0，成像靶面通常＜1inch，这就很难同时兼顾大视场和长焦。

红外光学系统的大孔径(F数＜1.2)相比于传统小孔径系统能接受更多的信息，光学响应度和灵敏度大大提高，减少发现和追踪目标的时间，且抗烟尘、雾霾干扰的能力强，大视场能提高搜索和观察目标的范围。同时大孔径大视场红外光学系统对于捕捉高速移动的目标有相对于传统红外镜头有无法比拟的优势，能广泛用于夜视巡航、搜寻救援、设备巡检、农林牧渔等航空、光学雷达等领域。

发明内容

本发明提供一种本发明提供一种大孔径大视场中波制冷红外光学系统，具有成像质量好，灵敏度高，穿透烟尘、雾霾能力强，抗非目标干扰能力强的特点。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种超大孔径广角中波制冷红外光学系统，从物方到像方依次由望远镜组G1和聚焦镜组G2组成；

从物方到像方，望远镜组G1依次由第一透镜和第二透镜组成，第一透镜为具有负光焦度的非球面透镜，第二透镜为具有正光焦度的非球面透镜；

从物方到像方，聚焦镜组G2依次由第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜组成，第三透镜、第四透镜和第六透镜均为具有正光焦度且凸面弯向物方的弯月形非球面透镜，第五透镜为具有负光焦度且凸面弯向物方的弯月形非球面透镜。

上述光学系统的原理：望远镜组G1将物方广角视场进行压缩，再由G2聚焦镜组汇聚成像，其中整个光学系统的光阑位于制冷相机的冷屏处，以使达到100％冷光阑效率，减少杂散光和冷反射对成像的影响。

为了提高像质和灵敏度，上述光学系统焦距为F,望远镜组G1的放大率为Γ，聚焦镜组G2的焦距为f,2＜Γ＜4,1.0F＜f＜1.1F。

为了提高像质，优选，第一透镜的焦距为f1，-22F＜f1＜-21F；第二透镜的焦距为f2，29F＜f2＜30F；第三透镜的焦距为f3，0.65F＜f3＜0.7F；第四透镜的焦距为f4，4.5F＜f4＜4.6F；第五透镜的焦距为f5，-0.7F＜f5＜-0.65F；第六透镜的焦距为f6，7.0F＜f6＜7.2F。

上述光学系统的工作波段为2.5um～3.2um，F/#为1.13，全视场角为42.6°，响应灵敏度高，搜索范围大；穿透烟尘、雾霾能力强，抗非目标干扰能力强。

为了确保像质，各透镜所用材料为单晶锗、硅或硫化锌。优选，第一透镜、第二透镜、第五透镜和第六透镜均为单晶锗透镜；第三透镜为硅透镜；第四透镜为硫化锌透镜。