[发明专利]一种新型变倍比的折反混合红外光学成像系统

说明书

技术领域

本发明属于光学技术领域，具体涉及一种新型变倍比的折反混合红外光学成像系统。

背景技术

红外探测系统是通过探测目标的红外辐射特性对目标进行探测与识别，具有被动探测、隐蔽性强、抗干扰性强、可实现全天候探测搜索等优点，同时在烟、雾、雪、霾、风沙等能见度差的不良气象条件下可穿透上述气象的限制，对目标进行识别探测。红外光学系统作为红外成像仪的核心部件，从探测视场上，可以分为单视场、双视场、多视场以及连续变焦等形式。双视场红外光学系统可以实现短焦宽视场和长焦窄视场间的转换，切换机构简单，在军民红外探测领域有不可替代的地位。

之前的文献报道的变倍比红外光学成像系统，大多数是通过调焦组和补偿组在光轴方向上的移动，实现光学系统的变焦。如专利号为CN201010516394.8的非制冷双视场红外光学系统中国发明专利、CN201420073363.3的一种小尺寸非制冷双视场红外光学系统中国实用新型专利等等。轴向移动光学镜组的方式，变倍过程时间长、要求光轴定位精度、稳定性较高，无法实现视场快速切换，容易造成观测目标的丢失。专利申请号CN201510388632.4中国发明专利也报道了通过凸轮结构实现红外成像双视场切换的方式，但切换镜组中，包括切换变倍组、调焦组等，结构复杂，不利于光学技术的实现。

发明内容

本发明为了解决现有的双视场红外光学系统结构繁琐、调焦复杂的技术问题，提出了一种新型变倍比的折反混合红外光学成像系统，将透射光学系统宽视场的优点，与反射式光学系统长焦距、设计结构紧凑的特点相结合，仅使用一个焦平面探测器，通过设备在折反系统和透射系统之间的切换，改变系统的焦距，实现切换红外光学系统倍率的使用目的，同时，减小红外光学系统的体积，提高切换过程中的光轴稳定性。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种新型变倍比的折反混合红外光学成像系统，从物方到像方依次包括反射切换组、透射补偿组、透射固定组和红外焦平面探测器；其中，

光学系统长焦窄视场的工作状态时，物方光线经过主镜反射，汇聚到次反射镜，光线在透射补偿组前汇聚，形成一次像面，并经过后方透射补偿组的补偿，再通过透射固定组，成像于焦面位置；

光学系统短焦宽视场的工作状态时，通过切换装置，将反射切换组绕其中心区域旋转90°，移出光路，物方光线直接通过透射补偿组和透射固定组，进行成像，将光线汇聚于焦面的位置。

其中，反射切换组是同轴反射光学系统，具有一定的遮拦比，表面均为非球面，透射补偿组有1～4个镜片组成，面型可以球面、非球面和衍射面等；透射固定组由多个镜片组成，可以独立成像于焦平面处，面型可以球面、非球面和衍射面等。

其中，光学系统镜组材料均采用红外常用的锗、硒化锌、硅、硫化锌等材料，其大部分光学元件均可采用金刚石车床车削加工，加工精度高；红外光学系统，反射镜组表面镀增反膜，透射镜组表面镀增透膜，以提高光学系统的透过率。

其中，红外探测器为焦平面探测器，制冷型和非制冷型均可。

本发明的原理在于：本发明提供了一种新型变倍比的折反混合红外光学成像系统，从物方到像方依次包括反射切换组、透射补偿组、透射固定组和探测器。

所述的反射切换组，具有正光焦度，对光线起到汇聚的作用；

所述的透射补偿组，具有负光焦度，用于补偿不同物距、不同温度下，像面的漂移；

所述的透射固定组，是独立的短焦透射成像系统，具有正光焦度，将光线汇聚于焦平面探测器；

所述的光学系统工作中，当系统处在长焦时，反射切换组和透射固定组同时在光路中，实现窄视场高倍率的目标观测；当系统处于短焦时，反射切换组被移去，仅有透射固定组工作，实现宽视场的目标观测；

所述的光学系统反射切换组是同轴反射光学系统。由主反射镜和次反射镜组成，因为次镜在主镜前方，遮挡部分光线进入光学系统，所以存在一定的遮拦比，主镜是中心有通光孔的非球凹面反射镜，次镜是和主镜匹配的非球凸面反射镜；

所述的光学系统透射补偿组，由1～4片透镜组成，面型可以球面、非球面和衍射面；

所述的光学系统透射固定组，具体镜片数量，可以根据设计参数，如视场，F数确定，由多个镜片构成的红外镜头；

所述的光学系统，通过绕反射镜组中心区域旋转90°的方式，实现宽视场和窄视场的切换，在宽视场时，所述的反射切换组不切入光路中；

本发明产生的有益效果是：

本发明提出了一种新型变倍比的折反混合红外光学成像系统。