[发明专利]一种15mm-250mm焦距的小型化中波制冷红外连续变焦光学系统

说明书

本发明公开了一种15mm‑250mm焦距的小型化中波制冷红外连续变焦光学系统，包括沿光路传播方向依次设置的前固定组、变倍组、补偿组、后固定组和二次成像镜组；前固定组是具有正屈光度的第一透镜、采用硅材料；变倍组是具有负屈光度的第二透镜、采用单晶锗材料；补偿组是具有正屈光度的第三透镜、采用硅材料；后固定组是由具有正屈光度的第四透镜和具有负屈光度的第五透镜组成，第四透镜采用硅材料，第五透镜采用单晶锗材料；二次成像镜组是具有正屈光度的第六透镜、采用硅材料；前固定组与变倍组之间的空气间隔为15.2‑35.1mm；变倍组与补偿组之间的空气间隔为35.7‑2.1mm；补偿组与后固定组之间的空气间隔是2‑17.8mm。本发明镜片数目少、总长度小；能够实现大变倍，成像质量清晰。

技术领域

本发明涉及一种15mm-250mm焦距的小型化中波制冷红外连续变焦光学系统，属于光学技术领域。

背景技术

近些年来，随着红外技术的不断发展，各种红外探测材料及组件技术逐步成熟，红外技术在民航、安防、边防、工业、建筑、交通、户外以及自动化等众多领域应用广泛。

红外大气窗口有三个波段，分别是1～3μm(短波)、3～5μm(中波)和8～14μm(长波)，其中中波红外(3μm～5μm)探测系统的应用更具优势，在大气监测、气体探测和红外对抗等多个方面，中波红外探测系统有着重要的作用。同时，中波红外在军用红外探测领域具有重大研究价值，尤其是在红外热成像、红外制导方面研究前景广阔。

目前红外成像组件正向小型化、高分辨率的方向发展，中波红外连续变焦红外系统也成为研究的重点。查阅资料，专利CN202021233714.4公布了一种轻小型中波红外制冷连续变焦镜头，其有效焦距EFL＝30～240mm(变倍8x)，光学系统总长＝142mm；另外CN201821513144.7公布的变焦镜头，镜片数目多达8片，这些专利中公布红外连续变焦镜头存在尺寸大、变倍数小、镜片过多导致的系统透过率低、成本高等问题，这与红外成像机芯小型化趋势相反。

发明内容

本发明提供一种15mm-250mm焦距的小型化中波制冷红外连续变焦光学系统，适用于中波红外制冷探测器，光学系统具有整体长度较短，光学透过率高、成像优良的特点。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种15mm-250mm焦距的小型化中波制冷红外连续变焦光学系统，包括沿光路传播方向依次设置的前固定组、变倍组、补偿组、后固定组和二次成像镜组；

前固定组是具有正屈光度的第一透镜，第一透镜采用硅材料；变倍组是具有负屈光度的第二透镜，第二透镜采用单晶锗材料；补偿组是具有正屈光度的第三透镜，第三透镜采用硅材料；沿光路传播方向，后固定组是由具有正屈光度的第四透镜和具有负屈光度的第五透镜组成，第四透镜采用硅材料，第五透镜采用单晶锗材料；二次成像镜组是具有正屈光度的第六透镜，第六透镜采用硅材料；

前固定组与变倍组之间的空气间隔为15.2-35.1mm；变倍组与补偿组之间的空气间隔为35.7-2.1mm；补偿组与后固定组之间的空气间隔是2-17.8mm；

第一透镜入射面S1为球面，出射面S2为衍射面；第二透镜入射面S3为球面，出射面S4为非球面；第三透镜入射面S5为非球面，出射面S6为球面；第四透镜入射面S7为非球面，出射面S8为球面；第五透镜入射面S9为球面，出射面S10为非球面；第六透镜入射面S11为衍射面，出射面S12为球面。

本申请15mm-250mm焦距的小型化中波制冷红外连续变焦光学系统总长度T小于120mm。

本申请15mm-250mm焦距的小型化中波制冷红外连续变焦光学系统适用于中波红外波段3-5μm，焦距为15mm-250mm。

为了进一步提高成像效果，第四透镜与第五透镜之间的空气间隔是0.43±0.02mm；第五透镜与第六透镜之间的空气间隔是15.37±0.02mm。