[发明专利]一种四片式调焦中波红外光学系统

说明书

本发明公开了一种四片式调焦中波红外光学系统，包括：球面锗透镜（1）、非球面锗透镜（2）、球面硅透镜（3）和非球面硒化锌透镜（4），还包括：制冷探测器（5）。球面锗透镜（1）、非球面锗透镜（2）、球面硅透镜（3）和非球面硒化锌透镜（4）从前到后依次排列。工作时，入射光束首先照射至球面锗透镜（1），再依次经非球面锗透镜（2）、球面硅透镜（3）、非球面硒化锌透镜（4）折射，最后进入制冷探测器（5），将位于光学系统前0.5米至无穷远距离的目标清晰成像在制冷探测器（5）的焦平面上。本发明采用四片透镜实现从0.5米到无穷远物距清晰成像，而且可以同时实现高灵敏度探测，整个光学系统轻小型化，具有长后工作距的特点。

技术领域

本发明涉及一种调焦中波红外光学系统，特别是一种四片式调焦中波红外光学系统。

背景技术

对于焦距和通光口径一定的光学系统，物体只有在光学系统前某个特定区域位置内，即物距在特定范围内，才能在光学系统的像平面上获得清晰的像。为了获得更大范围的工作物距，光学系统要进行调焦。一般的调焦式中波红外光学系统其调焦物距为数米至无穷远，系统多采用非制冷型探测器、镜片数量大于4片，较多的镜片还会使得调焦光路结构较为复杂、体积较为笨重。对于同时要求超远与超近工作物距、高灵敏度探测、轻小型、长后工作距的中波红外光学系统，一般的调焦式中波光学系统已不满足要求。

发明内容

本发明目的在于提供一种四片式调焦中波红外光学系统，解决调焦式中波红外光学系统超远与超近工作物距同时具备、高灵敏度探测、轻小型、长后工作距的问题。

一种四片式调焦中波红外光学系统，包括：球面锗透镜、非球面锗透镜、球面硅透镜和非球面硒化锌透镜，还包括：制冷探测器。

四片式调焦中波红外光学系统中四片透镜的安放顺序为：按照光线入射的方向，从前到后依次为球面锗透镜、非球面锗透镜、球面硅透镜和非球面硒化锌透镜，且四者的光轴在同一水平线上。制冷探测器冷光阑位于非球面硒化锌透镜后，非球面硒化锌透镜后表面至制冷探测器窗口前表面距离称为后工作距，且后工作距大于14mm，制冷探测器的冷屏开口作为四片式调焦中波红外光学系统的孔径光阑。在调焦过程中，四片式调焦中波红外光学系统总长度不变，非球面锗透镜和球面硅透镜作为调焦镜组整体同时移动，即调焦过程中球面锗透镜和非球面硒化锌透镜固定不动，非球面锗透镜和球面硅透镜组成的整体在球面锗透镜和非球面硒化锌透镜之间的间隔中整体移动。

四片式调焦中波红外光学系统工作时，物距为0.5米到无穷远，入射光束首先照射至球面锗透镜，经球面锗透镜折射后再依次经非球面锗透镜、球面硅透镜、非球面硒化锌透镜折射，最后进入制冷探测器。当物距变化时，作为调焦镜组的非球面锗透镜和球面硅透镜整体同时移动，而球面锗透镜、非球面硒化锌透镜和制冷探测器位置固定不变，此时将位于光学系统前0.5米至无穷远距离的目标清晰成像在制冷探测器的焦平面上；同时由于后工作距大于14mm，在非球面硒化锌透镜与制冷探测器之间插入滤光片使得光学系统具备光谱分析功能。四片式调焦中波红外光学系统焦距为30mm，工作焦距与通光口径之比F/#为2，工作波段为2.8μm-5μm，工作视场为23°×23°，调焦的工作物距为0.5米至无穷远。

本发明的调焦式制冷型中波红外光学系统采用四片透镜实现从0.5米到无穷远物距清晰成像，而且可以同时实现高灵敏度探测，整个光学系统轻小型化，具有长后工作距的特点。

附图说明

图1 一种四片式调焦中波红外光学系统对无穷远物体成像组成示意图；

图2 一种四片式调焦中波红外光学系统对2m远物体成像组成示意图；

图3 一种四片式调焦中波红外光学系统对0.5m无穷远物距成像组成示意图。

1.球面锗透镜 2.非球面锗透镜 3.球面硅透镜 4.非球面硒化锌透镜；

5.制冷探测器。