[发明专利]一种超宽光谱、大靶面短波红外中固定组远摄变焦光学系统

说明书

本发明公开了一种超宽光谱、大靶面短波红外中固定组远摄变焦光学系统，设有光焦度为正的前固定组G1、光焦度为负的变倍组G2、光栏STO、光焦度为正的中固定组G3、光焦度为正的补偿组G4、光焦度为负的后固定组G5及像面Simage；变倍组G2与补偿组G4在变焦距过程中以一定规律相对运动，实现系统在超宽光谱短波红外波段，大靶面上连续变焦成像；后固定组G5中具有负光焦度的胶合镜用于调焦，能使系统口径变小，因而适于迅速的聚焦；通过对具有中固定组连续变焦结构形式的使用，实现了在短波红外波段，具有超宽光谱、大靶面成像能力，系统使用材料普遍、未使用非球面，大大降低了成本，提高了可靠性。

技术领域

本发明属于短波红外成像技术领域，具体涉及一种超宽光谱、大靶面短波红外中固定组远摄变焦光学系统，可应用于夜视、侦察与监视、遥感、遥感系统、光电对抗等领域。

背景技术

军用光电探测设备要求探测目标距离大，在对目标既能作大区域小倍率的概观，又能作小区域大倍率的仔细观察的同时，还要求在低照度及能见度较低的雾、雨、尘等天气中具有较高的探测灵敏度，目前市场上已有的昼夜/透雾型连续变焦等系统其功能都是通过切换可见(486nm～656nm)/近红外滤光片(850nm)来实现透雾功能的，其探测器所使用的芯片灵敏度在近红外波段都较低。本发明所提到的系统，配合短波探测器使用，与市场上现有的昼夜/透雾型连续变焦系统相比可大大提高探测灵敏度，进而提升在低照度及低能见度下的探测能力，且与中、长波红外热像仪的大相对口径相比，该短波红外系统的体积、质量与可见光、微光器材相接近。在军事上，该系统还可应用于夜视、侦察与监视、遥感、遥感系统、光电对抗等领域，市场前景广阔。现有的专利及文章并无类似报道。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种超宽光谱、大靶面短波红外中固定组远摄变焦光学系统，系统工作波段900nm～1700nm，适用于12.8mm×10.24mm大靶面短波红外摄像机，可大大提高在低照度及能见度较低的雾、雨、尘等天气的探测灵敏度。

一种短波红外中固定组远摄变焦光学系统，从物方到像方依次设有光焦度为正的前固定组G1、光焦度为负的变倍组G2、光栏、光焦度为正的中固定组G3、光焦度为正的补偿组G4、光焦度为负的后固定组G5及像面；其中，变倍组G2和补偿组G4沿光轴的前后移动实现系统连续变焦成像；

前固定组G1、变倍组G2、中固定组G3、补偿组G4满足如下关系式：

0.32≤f1/ft≤0.38；

1.2≤f4/︱f2︱≤2.3；

0.85≤f3/f4≤2.8；

0.6≤βt4/βw4≤1.4；

βt4≤0.5；

其中，f1是前固定组G1的焦距值；f2是变倍组G2的焦距值；f3是中固定组G3的焦距值；f4是补偿组G4的焦距值；ft是系统最长焦的焦距值；βt4是长焦情况下补偿组G4的放大倍率；βw4是短焦情况下补偿组G4的放大倍率。

较佳的，系统变焦成像过程中，变倍组G2作线性移动，补偿组G4作非线性移动。

较佳的，当系统的位置状态从短焦状态向长焦状态变化时，前固定组G1和变倍组G2之间的距离一直增大，变倍组G2与中固定组G3的距离一直减小，中固定组G3与补偿组G4的距离先减小后增大，补偿组G4与后固定组G5的距离先增大后减小。

较佳的，所述前固定组G1从物方到像方依次包括第一组双胶合透镜L11、第二组双胶合透镜L12和单凹透镜L13。

较佳的，前固定组G1中双胶合透镜L11中的两个透镜分别使用重火石玻璃HZF6和镧火石玻璃HLAF6LA；双胶合透镜L12中的两个透镜分别使用重火石玻璃HZF6和镧冕玻璃HLAK61；单凹透镜L13采用重火石玻璃HZF6。