[发明专利]一种长焦距大相对孔径变焦距光学系统

摘要

本发明涉及一种长焦距大相对孔径变焦距光学系统，工作于中波红外波段。它包括前固定组、变倍组、补偿组和后固定组。系统共有九片透镜组成，前固定组为三片透镜，其余透镜组均为两片透镜组成。通过采用特殊的红外光学材料，并进行材料的合理的优化组合，实现中波红外宽波段内消色差。为使得光学系统在各成像位置均达到衍射极限的成像性能，在变倍组和后固定组中分别引入了一个非球面。为减小系统尺寸，设计中采用二次成像和平面反射镜折叠光路等方法。本发明采用同轴透射式结构、采用透镜片数少、加工容易、系统变焦范围大、可探测距离大、相对孔径大、能量利用率高、适用波段范围宽、色差小、畸变小、像面照度分布均匀，成像性能优。

主权项

一种长焦距大相对孔径变焦距光学成像系统，其特征在于：它为透射式光学系统，工作在中波红外波段；所述光成像学系统的结构为同轴结构，包括安装于一个镜筒内的四个透镜组，沿光线入射方向，依次为前固定组、变倍组、补偿组和后固定组；平面反射镜（5）置于前固定组与变倍组之间，与光轴成45度角；所述前固定组，沿光线入射方向，依次为一块第一正透镜（11）、一块负透镜（12）和一块第二正透镜（13）；所述各透镜相对于变焦距成像光学系统长焦距的归一化焦距依次对应为f’11、f’12、f’13，对应值范围分别为1.2≤f’11≤1.4、‑2.3≤f’12≤‑2.1和2.6≤f’13≤2.8；所述变倍组，沿光线入射方向，依次为一块负透镜（21）和一块正透镜（22）；各透镜相对于变焦距成像光学系统长焦距的归一化焦距依次对应为f’21、f’22，对应值范围分别为‑0.4≤f’21≤‑0.2和0.15≤f’22≤0.3；所述变倍组的正透镜（22），其后表面为高次非球面，非球面系数包括四次方、六次方和八次方项，分别为e2224、e2226和e2228，取值范围为3.8E‑8≤e2224≤4.3E‑8，‑9.80E‑14≤e2226≤‑9.3E‑14，0.7E‑17≤e2228≤1.2E‑17；所述补偿组，沿光线入射方向，依次为一块负透镜（31）和一块正透镜（32）；各透镜相对于变焦距成像光学系统长焦距的归一化焦距依次对应为f’31、f’32，对应值范围分别为‑0.7≤f’31≤‑0.5和0.1≤f’32≤0.3；所述后固定组，沿光线入射方向，依次为一块第一正透镜（41）和一块第二正透镜（42）；各透镜相对于变焦距成像光学系统长焦距的归一化焦距依次对应为f’41和f’42；所述后固定组的第二正透镜（42），其后表面为高次非球面，非球面系数包括四次方、六次方、八次方和十次方项，分别为e4224、e4226、e4228和e42210，取值范围分别为‑1.2E‑6≤e4224≤‑0.7E‑6，‑2.5E‑10≤e4226≤‑2.0E‑10，3.5E‑13≤e4228≤4.0E‑13，‑2.5E‑16≤e42210≤‑2.0E‑16。