[发明专利]一种消除红外连续变焦光学系统冷像的光路构型

说明书

本发明提出一种消除红外连续变焦光学系统冷像的光路构型，前组中空物镜、变倍透镜组、补偿透镜组、固定透镜组、会聚透镜组、探测器组成长焦段连续变焦光学系统，变倍透镜组、补偿透镜组、固定透镜组、会聚透镜组、探测器组成短焦段连续变焦光学系统，变倍透镜组、补偿透镜组处于A1B1位置时，构成长焦段长焦端光路，处于A2B2位置时，构成长焦段短焦端光路，处于A3B3位置时，构成短焦段长焦端光路，处于A4B4位置时，构成短焦段短焦端光路。本发明采用长焦段与短焦段分段连续变焦方式，采用前组中空物镜构型使光学系统长焦段与短焦段光路分离，实现红外大变倍比连续变焦光学系统，有效抑制光学系统短焦段冷反射，在整个变焦过程图像保持清晰，获得优良像质。

技术领域

本发明涉及光路设计技术领域，具体为一种消除红外连续变焦光学系统冷像的光路构型。

背景技术

红外连续变焦热像仪是一种焦距可连续变化、而像面位置保持稳定并且在变焦过程中像质保持良好的成像系统。定焦红外热像仪在像面上欲得到不同大小的像，必须改变目标物体与镜头之间的距离或更换不同焦距的镜头。而红外连续变焦热像仪可以连续改变系统焦距，因此，可以在像面上得到连续改变大小的目标像，对于光电探测及侦察、跟踪等都非常有利。在航空侦察、电力、消防、工业、安防等军民两用领域应用非常广泛。

由于高性能红外热像仪通常采用制冷型探测器，冷反射效应是制冷型探测器的固有现象，因此在系统设计时要充分考虑冷反射效应对光学系统成像的影响，否则冷反射会对成像效果产生严重影响，导致系统不能正常使用。

国内外红外连续变焦成像光学系统的实现方式，一般由前固定透镜组、变倍透镜组、补偿透镜组、后固定透镜组组成，并采用轴向变倍方式。该光路构型所有视场共用同一个物镜作为接收窗口。这种构型在设计时，共用物镜的冷反射强度对不同视场的贡献是不同的，设计中难以同时兼顾所有视场的冷反射强度达到系统的容度，通常会造成宽视场冷反射效应严重、难以消除，严重影响宽视场的成像质量及观察效果。而对于光电探测系统，根据使用需求又通常需要红外成像系统具备小视场探测、识别和宽视场大范围搜索能力，这就要求必须想方设法改善或减弱冷反射的强度。

目前，国内外通常采取电校正的方法来改善或减弱冷反射的强度，弥补或减弱其对图像的不良影响，但这种方法会造成系统动态范围的减小，损失系统灵敏度。

发明内容

本发明的目的是提供一种消除红外连续变焦光学系统冷像的光路构型，消除冷像对光学系统的影响，能够使各个光学视场同时具有高的成像质量及效果。

本发明的技术方案为：

所述一种消除红外连续变焦光学系统冷像的光路构型，其特征在于：由前组中空物镜(1)、变倍透镜组(2)、补偿透镜组(3)、固定透镜组(4)、会聚透镜组(5)、探测器(6)组成；采用长焦段与短焦段分段连续变焦方式，其中长焦段连续变焦时前组中空物镜(1)、变倍透镜组(2)、补偿透镜组(3)、固定透镜组(4)、会聚透镜组(5)、探测器(6)均在光路中；当短焦段连续变焦时，变倍透镜组(2)、补偿透镜组(3)、固定透镜组(4)、会聚透镜组(5)、探测器(6)处于光路中；变倍透镜组(2)、补偿透镜组(3)能够沿轴向移动，长焦段焦距变化范围为300mm～480mm、短焦段焦距变化范围为12.867mm～34mm。

进一步的优选方案，所述一种消除红外连续变焦光学系统冷像的光路构型，其特征在于：所述光学系统采用二次成像方式，其中长焦段连续变焦光学系统F数为3，短焦段连续变焦光学系统F数为4；适用波长为中波3μm～5μm、长波8μm～12μm。

进一步的优选方案，所述一种消除红外连续变焦光学系统冷像的光路构型，其特征在于：探测器(6)为像素数320×256、像素大小30μm的制冷红外焦平面探测器。

进一步的优选方案，所述一种消除红外连续变焦光学系统冷像的光路构型，其特征在于：