專利名稱：一種軸向變焦三視場紅外光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軸向變焦三視場紅外光學(xué)系統(tǒng)，屬于紅外光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
國內(nèi)外紅外三視場變倍光學(xué)系統(tǒng)的實現(xiàn)方式，分為徑向切入方式和旋轉(zhuǎn)變倍方 式。徑向切入方式三視場光學(xué)系統(tǒng)通過不同變倍鏡組徑向切換的方式實現(xiàn)三視場的轉(zhuǎn)換， 該方式的優(yōu)點是窄視場具有最高的光軸精度和最高的光學(xué)透過率。缺點是由于采用徑向切 換方式造成了系統(tǒng)徑向尺寸過大、運動機構(gòu)復(fù)雜并且重量較重。旋轉(zhuǎn)變倍方式三視場光學(xué) 系統(tǒng)通過不同變倍鏡組同軸旋轉(zhuǎn)切換的方式實現(xiàn)三視場的轉(zhuǎn)換，該方式的優(yōu)點是窄視場具 有最高的光軸精度和最高的光學(xué)透過率。缺點是系統(tǒng)徑向尺寸過大、運動機構(gòu)復(fù)雜，優(yōu)點是 重量較輕。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種軸向變焦三視場紅外光學(xué)系統(tǒng)，能夠在保證光學(xué)系統(tǒng)高 的光軸精度和高的光學(xué)透過率的同時，顯著地減輕系統(tǒng)的空間尺寸和整機重量，使紅外三 視場同時具有高的成像質(zhì)量及效果。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而提供一種軸向變焦三視場紅外光學(xué)系統(tǒng)，該紅外光 學(xué)系統(tǒng)包括紅外探測器、匯聚透鏡組、折轉(zhuǎn)反射鏡組、固定反射鏡組、補償透鏡組、變倍透鏡 組和前組紅外物鏡，前組紅外物鏡、變倍透鏡組、補償透鏡組和固定反射鏡組依次共軸設(shè)置 在探測光路中，折轉(zhuǎn)反射鏡組設(shè)置在該探測光路中，匯聚透鏡組設(shè)置在折轉(zhuǎn)反射鏡組的反 射光路上，各光學(xué)參數(shù)滿足高斯光學(xué)計算，探測器設(shè)置在匯聚透鏡組匯聚光路上，補償透鏡 組和變倍透鏡組上設(shè)置有驅(qū)動電機，驅(qū)動電機用于驅(qū)動補償透鏡組和變倍透鏡組進行軸向 運動實現(xiàn)寬、中、窄三視場軸向變換。
所述的探測器為制冷型紅外焦平面探測器。
所述的窄視場焦距在250 mm 480mm范圍內(nèi)，中視場焦距在IOOmm 300mm范圍 內(nèi)，寬視場焦距在IOmm 30mm范圍內(nèi)。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過軸向分別移動變倍透鏡組和補償透鏡組的方 法實現(xiàn)三視場的轉(zhuǎn)換，同時補償透鏡組承擔(dān)調(diào)焦的功能，該方法既能夠在保證光學(xué)系統(tǒng)高 的光軸精度和高的光學(xué)透過率的同時，又能顯著地減小系統(tǒng)尺寸和減輕整機重量，使紅外 三視場同時具有高的成像質(zhì)量及效果，而且運動機構(gòu)簡單易于控制。


圖1是本發(fā)明軸向變焦三視場紅外光學(xué)系統(tǒng)窄視場光路圖2是本發(fā)明軸向變焦三視場紅外光學(xué)系統(tǒng)中視場光路圖3是本發(fā)明軸向變焦三視場紅外光學(xué)系統(tǒng)寬視場光路圖4是本發(fā)明軸向變焦三視場紅外光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)參數(shù)設(shè)置原理光路圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步說明。
本發(fā)明的軸向變焦三視場紅外光學(xué)系統(tǒng)包括前組紅外物鏡1、變倍透鏡組2、補償透鏡組3、固定透鏡組4、折轉(zhuǎn)反射鏡組5、匯聚透鏡組6、折轉(zhuǎn)反射鏡組7、匯聚透鏡組8和探測器9，紅外物鏡1、變倍透鏡組2、補償透鏡組3、固定透鏡組4依次同軸設(shè)置在一光路中， 折轉(zhuǎn)反射鏡組5設(shè)置在該光路中，匯聚透鏡組6設(shè)置在折轉(zhuǎn)反射鏡組5的反射光路中，折轉(zhuǎn)反射鏡組7設(shè)置在匯聚透鏡組6形成的匯聚光路中，匯聚透鏡組8設(shè)置在折轉(zhuǎn)反射鏡組7形成的反射光路中，探測器9設(shè)置在匯聚透鏡組8形成的匯聚光路上，變倍透鏡組2和補償透鏡組3上都設(shè)置有電機，用于驅(qū)動變倍透鏡組2和補償透鏡組3軸向移動從而形成寬、中、 窄三視場的軸向變換。探測器可以采用320 X 256、384 X 288或640 X 512的制冷型紅外焦平面探測器，適用波長中波3 μ m 5 μ m,長波8 μ m 12 μ m,窄視場焦距在250 mm 480mm 范圍內(nèi)，中視場焦距在IOOmm 300mm范圍內(nèi)，寬視場焦距在IOmm 30mm范圍內(nèi)，該軸向變焦三視場紅外光學(xué)系統(tǒng)采用二次成像的方式，光學(xué)系統(tǒng)F數(shù)為"24/3或"4均可，并采用反射鏡組折疊光路。
該系統(tǒng)的各光學(xué)參數(shù)選擇滿足高斯光學(xué)公式，其具體關(guān)系如下設(shè)透鏡U、L2, L3, L4對應(yīng)的光焦度分別為Φρ Φ2、Φ3、小4，間隔分別為(112、(123、(134，光線在透鏡1^、1^、1^上的入射高度分別為V h2、h3，如圖4所示，光線入射和出射角分別為Ul、u'1、u2、u' 2、u3、 U' 3，窄視場、中視場、寬視場焦距分別為f narrow>f/ medium>f/ wideo 根據(jù)高斯公式tan u’ = tan u+h Φ和tan U1' = tan u2,列出以下方程，tan U1' = Ii1 Φ i tan U2' = h2 Φ Jh1 Φ ! tan U3' = h3 Φ 3+h2 Φ Jh1 Φ 丄 h2 = Ii1-Cl12 tan U1'
權(quán)利要求
1.一種軸向變焦三視場紅外光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于該紅外光學(xué)系統(tǒng)包括探測器、匯聚透鏡組、折轉(zhuǎn)反射鏡組、固定反射鏡組、補償透鏡組、變倍透鏡組和前組紅外物鏡，前組紅外物鏡、變倍透鏡組、補償透鏡組和固定反射鏡組依次共軸設(shè)置在探測光路中，折轉(zhuǎn)反射鏡組設(shè)置在該探測光路中，匯聚透鏡組設(shè)置在折轉(zhuǎn)反射鏡組的反射光路上，各光學(xué)參數(shù)滿足高斯光學(xué)計算，探測器設(shè)置在匯聚透鏡組匯聚光路上，補償透鏡組和變倍透鏡組上設(shè)置有驅(qū)動電機，驅(qū)動電機用于驅(qū)動補償透鏡組和變倍透鏡組進行軸向運動實現(xiàn)寬、中、窄三視場軸向變換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向變焦三視場紅外光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述的探測器為制冷型紅外焦平面探測器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向變焦三視場紅外光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述的窄視場焦距在250 mm 480mm范圍內(nèi)，中視場焦距在IOOmm 300mm范圍內(nèi)，寬視場焦距在IOmm 30mm范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種軸向變焦三視場紅外光學(xué)系統(tǒng)，屬于紅外光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。該紅外光學(xué)系統(tǒng)包括依次設(shè)置的探測器、匯聚透鏡組、折轉(zhuǎn)反射鏡組、固定反射鏡組、補償透鏡組、變倍透鏡組和前組紅外物鏡，補償透鏡組和變倍透鏡組上設(shè)置有驅(qū)動電機，驅(qū)動電機用于驅(qū)動補償透鏡組和變倍透鏡組進行軸向運動實現(xiàn)寬、中、窄三視場軸向變換。本發(fā)明通過軸向分別移動變倍透鏡組和補償透鏡組的方法實現(xiàn)三視場的轉(zhuǎn)換，同時補償透鏡組承擔(dān)調(diào)焦的功能，該方法既能夠在保證光學(xué)系統(tǒng)高的光軸精度和高的光學(xué)透過率的同時，又能顯著地減小系統(tǒng)尺寸和減輕整機重量，使紅外三視場同時具有高的成像質(zhì)量及效果，而且運動機構(gòu)簡單易于控制。
文檔編號G02B7/04GK103064184SQ20121053559
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者張良, 仇振安 申請人:中國航空工業(yè)集團公司洛陽電光設(shè)備研究所