[发明专利]U型折叠式中波红外30倍连续变焦光学系统

说明书

技术领域

本发明属于光学技术领域，尤其涉及应用于中波制冷型红外焦平面探测器的U型折叠式中波红外30倍连续变焦光学系统。

背景技术

红外变焦成像系统分为连续变焦和定档变焦两种，连续变焦的红外光学系统用于机载光电侦察系统，既能为飞行员在巡航和搜索时提供最好的态势了解，又能在发现目标时，调到小视场瞄准跟踪。

目前国内对于中波红外连续变焦光学系统的研究已有文献报道，如：许照东“机载高分辨率连续变焦红外热像仪设计”，针对中波640×512元红外焦平面探测器设计了一套1∶20小型高分辨率连续变焦热像仪，可用于机载光电探测和跟踪系统(《红外与激光工程》2007，36(5))。杨为锦“中波红外连续变焦系统设计”，基于制冷型320×240凝视焦平面阵列探测器，设计了一套高变倍比(18倍)中波红外连续变焦光学系统，用于机载光电探测和跟踪设备，该系统由变焦物镜系统、二次成像系统和两个反射镜构成，介绍了二次成像系统光瞳衔接的方法，实现了11～200mm的连续变焦(《中国光学与应用光学》2010，03(2))。郜洪云“中波红外连续变焦光学系统”，针对制冷式320×240凝视焦平面阵列探测器，设计了一个中波红外连续变焦光学系统，该系统由变焦物镜系统和二次成像系统构成，可以实现50～500mm的连续变焦(《光学精密工程》2007，15(7))。陈吕吉“紧凑中波红外连续变焦光学系统设计”，针对制冷型320×240凝视焦平面探测器，实现27.5～458mm连续变焦(《红外技术》2010，32(10))。尹娜“中波红外连续变焦光学系统设计”，针对中波红外制冷式凝视焦平面阵列探测器，设计了机械补偿5倍连续变焦光学系统，该系统工作波段3～5μm，F#为2.0，变焦范围30～150mm(《红外技术》2009，31(12))。张良“中波红外变焦距系统的光学设计”，介绍了一种采用凝视型焦平面阵列探测器的中波红外变焦光学系统的设计，该系统利用了反射镜的折叠光路，其工作波长范围为3～5μm，变倍比为1∶20(《应用光学》2006，27(1))。中国电子科技集团公司第十一研究所“一种中波红外连续变焦镜头”，该发明公开了一种能够应用于640×512元或更大面阵制冷型中波探测器，变倍比为10倍中波红外连续变焦镜头。专利“三组元中波红外30倍连续变焦光学系统”虽然同为30倍，但通过三组元进行变焦，系统就需要三个电机进行带动，而且第三组是两片透镜，这样增加了电机的负担，影响精度，增加了装调的难度，增加了生产成本。专利“超短中波红外30倍连续变焦光学系统”虽为两组元变焦，但其焦距较短，且该系统为直桶式，结构不够紧凑，该系统的变倍组为两片透镜，补偿组为三片透镜，这无疑增加了电机的负担。“Topaz-A novel design of a high magnification，athermalized 1∶30 zoomin the MWIR”(SPIE，Bellingham，WA，2004)，此文也介绍了一种三组元变倍的，变倍比为1∶30的中波红外光学系统，该系统F数偏小，为4.7，三组元就需要三个电机，这样增加了电机的负担，影响精度，增加了装调的难度。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种可应用于制冷型640×512元15μm或320×240元30μm凝视型焦平面探测器提供一种恒定F数为4的中波红外30倍连续变焦光学系统，采用二组元变焦、三次成像技术实现焦距在23mm～701mm范围内的连续可变，并实现100％的冷光阑效率。