[发明专利]一种小型化中波红外变焦光学系统

说明书

本发明涉及一种小型化中波红外变焦光学系统，所述光学系统沿着物面到像面依次有：前固定组A、变倍组B、补偿组C、后固定组D；其中，前固定组A包含弯月正透镜A1，平凹负透镜A2；变倍组B包含双凹负透镜B；补偿组C包含双凸正透镜C；后固定组D包含弯月负透镜D1、双凸正透镜D2、弯月负透镜D3、双凸正透镜D4、弯月负透镜D5、弯月正透镜D6、弯月负透镜D7、弯月正透镜D8，该光学系统能匹配640x512@15um制冷型中波红外探测器，通过反射镜实现两次转折，实现小型化轻型化的结构形式。

技术领域：

本发明涉及一种小型化中波红外变焦光学系统，属于光电领域。

背景技术：

近年来，在导航、搜索、跟踪、警戒、侦查等领域广泛使用的红外成像系统越来越多地采用连续变焦系统，其大视场用于大范围内搜索目标，提高捕获概率，并在发现目标时，调整到小视场，对目标进行识别、跟踪；该系统在视场转换过程中能够保持图像的连续性，克服了两档或多档镜头切换过程中出现短时目标模糊的缺陷，对搜索和跟踪高速运动目标非常有利。

但由于制冷型探测器的冷阑位于系统末端，为了与制冷型焦平面探测器结构相匹配，提高整个系统的灵敏度及成像质量，减少杂散光对系统的干扰，系统的孔径光阑与制冷型焦平面探测器的冷阑重合以保证系统具有100%的冷光阑效率，目前制冷型变焦系统多采用二次成像结构形式来压缩系统第一片物镜的口径，但是对于一些特殊应用场合，当要求系统体积口径足够小的情形下，采用二次成像结构形式的口径还是会偏大，导致体积偏大无法满足使用要求。

发明内容：

为了满足制冷型变焦系统在某些特殊应用场合的使用，现提出一款三次成像结构形式的中波红外变焦光学系统，该光学系统能匹配640x512@15um制冷型中波红外探测器，通过反射镜实现两次转折，实现小型化轻型化的结构形式。

本发明小型化中波红外变焦光学系统，其特征在于：所述光学系统沿着物面到像面依次设置有前固定组A、变倍组B、补偿组C及后固定组D，其中，前固定组A由材料为硅单晶的弯月正透镜A1和材料为锗单晶的平凹负透镜A2构成；变倍组B由材料为锗单晶的双凹负透镜B1构成；补偿组C由材料为硅单晶的双凸正透镜C1构成；后固定组D由材料为锗单晶的弯月负透镜D1、材料为硅单晶的双凸正透镜D2、材料为锗单晶的弯月负透镜D3、材料为硅单晶的双凸正透镜D4、材料为锗单晶的弯月负透镜D5、材料为硅单晶为弯月正透镜D6、材料为硫化锌的弯月负透镜D7和材料为硅单晶的弯月正透镜D8构成；弯月负透镜D1与双凸正透镜D2之间设有第一反射镜，弯月负透镜D5与弯月正透镜D6之间设有第二反射镜，弯月正透镜A1、平凹负透镜A2、双凹负透镜B1、双凸正透镜C1和弯月负透镜D1形成的第一光轴与双凸正透镜D2、弯月负透镜D3、双凸正透镜D4和弯月负透镜D5形成的第二光轴相互垂直，双凸正透镜D2、弯月负透镜D3、双凸正透镜D4和弯月负透镜D5形成的第二光轴与弯月正透镜D6、弯月负透镜D7、弯月正透镜D8和成像面IMA形成的第三光轴相互垂直，第一光轴与第二光轴通过第一反射镜折射形成垂直，第二光轴与第三光轴通过第三反射镜折射形成垂直，第一光轴与第三光轴位于第二光轴的同一侧，以形成U型光路；

所述光学系统的具体性能参数为：

（1）F数: 5.5；

（2）水平视场角：大视场大于30°；小视场大于2.2°；

（3）成像圆直径：不小于Ф12.3；

（4）工作光谱范围：3.7um～4.8um；

（5）该镜头适用于640*512，15um制冷型中波红外探测器。