专利名称：一种轴向变焦三视场红外光学系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种轴向变焦三视场红外光学系统，属于红外光学技术领域。
背景技术：
国内外红外三视场变倍光学系统的实现方式，分为径向切入方式和旋转变倍方 式。径向切入方式三视场光学系统通过不同变倍镜组径向切换的方式实现三视场的转换， 该方式的优点是窄视场具有最高的光轴精度和最高的光学透过率。缺点是由于采用径向切 换方式造成了系统径向尺寸过大、运动机构复杂并且重量较重。旋转变倍方式三视场光学 系统通过不同变倍镜组同轴旋转切换的方式实现三视场的转换，该方式的优点是窄视场具 有最高的光轴精度和最高的光学透过率。缺点是系统径向尺寸过大、运动机构复杂，优点是 重量较轻。发明内容
本发明的目的是提供一种轴向变焦三视场红外光学系统，能够在保证光学系统高 的光轴精度和高的光学透过率的同时，显著地减轻系统的空间尺寸和整机重量，使红外三 视场同时具有高的成像质量及效果。
本发明为解决上述技术问题而提供一种轴向变焦三视场红外光学系统，该红外光 学系统包括红外探测器、汇聚透镜组、折转反射镜组、固定反射镜组、补偿透镜组、变倍透镜 组和前组红外物镜，前组红外物镜、变倍透镜组、补偿透镜组和固定反射镜组依次共轴设置 在探测光路中，折转反射镜组设置在该探测光路中，汇聚透镜组设置在折转反射镜组的反 射光路上，各光学参数满足高斯光学计算，探测器设置在汇聚透镜组汇聚光路上，补偿透镜 组和变倍透镜组上设置有驱动电机，驱动电机用于驱动补偿透镜组和变倍透镜组进行轴向 运动实现宽、中、窄三视场轴向变换。
所述的探测器为制冷型红外焦平面探测器。
所述的窄视场焦距在250 mm 480mm范围内，中视场焦距在IOOmm 300mm范围 内，宽视场焦距在IOmm 30mm范围内。
本发明的有益效果是本发明通过轴向分别移动变倍透镜组和补偿透镜组的方 法实现三视场的转换，同时补偿透镜组承担调焦的功能，该方法既能够在保证光学系统高 的光轴精度和高的光学透过率的同时，又能显著地减小系统尺寸和减轻整机重量，使红外 三视场同时具有高的成像质量及效果，而且运动机构简单易于控制。
图1是本发明轴向变焦三视场红外光学系统窄视场光路图2是本发明轴向变焦三视场红外光学系统中视场光路图3是本发明轴向变焦三视场红外光学系统宽视场光路图4是本发明轴向变焦三视场红外光学系统光学参数设置原理光路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步说明。
本发明的轴向变焦三视场红外光学系统包括前组红外物镜1、变倍透镜组2、补偿透镜组3、固定透镜组4、折转反射镜组5、汇聚透镜组6、折转反射镜组7、汇聚透镜组8和探测器9，红外物镜1、变倍透镜组2、补偿透镜组3、固定透镜组4依次同轴设置在一光路中， 折转反射镜组5设置在该光路中，汇聚透镜组6设置在折转反射镜组5的反射光路中，折转反射镜组7设置在汇聚透镜组6形成的汇聚光路中，汇聚透镜组8设置在折转反射镜组7形成的反射光路中，探测器9设置在汇聚透镜组8形成的汇聚光路上，变倍透镜组2和补偿透镜组3上都设置有电机，用于驱动变倍透镜组2和补偿透镜组3轴向移动从而形成宽、中、 窄三视场的轴向变换。探测器可以采用320 X 256、384 X 288或640 X 512的制冷型红外焦平面探测器，适用波长中波3 μ m 5 μ m,长波8 μ m 12 μ m,窄视场焦距在250 mm 480mm 范围内，中视场焦距在IOOmm 300mm范围内，宽视场焦距在IOmm 30mm范围内，该轴向变焦三视场红外光学系统采用二次成像的方式，光学系统F数为"24/3或"4均可，并采用反射镜组折叠光路。
该系统的各光学参数选择满足高斯光学公式，其具体关系如下设透镜U、L2, L3, L4对应的光焦度分别为Φρ Φ2、Φ3、小4，间隔分别为(112、(123、(134，光线在透镜1^、1^、1^上的入射高度分别为V h2、h3，如图4所示，光线入射和出射角分别为Ul、u'1、u2、u' 2、u3、 U' 3，窄视场、中视场、宽视场焦距分别为f narrow>f/ medium>f/ wideo 根据高斯公式tan u’ = tan u+h Φ和tan U1' = tan u2,列出以下方程，tan U1' = Ii1 Φ i tan U2' = h2 Φ Jh1 Φ ! tan U3' = h3 Φ 3+h2 Φ Jh1 Φ 丄 h2 = Ii1-Cl12 tan U1'
权利要求
1.一种轴向变焦三视场红外光学系统，其特征在于该红外光学系统包括探测器、汇聚透镜组、折转反射镜组、固定反射镜组、补偿透镜组、变倍透镜组和前组红外物镜，前组红外物镜、变倍透镜组、补偿透镜组和固定反射镜组依次共轴设置在探测光路中，折转反射镜组设置在该探测光路中，汇聚透镜组设置在折转反射镜组的反射光路上，各光学参数满足高斯光学计算，探测器设置在汇聚透镜组汇聚光路上，补偿透镜组和变倍透镜组上设置有驱动电机，驱动电机用于驱动补偿透镜组和变倍透镜组进行轴向运动实现宽、中、窄三视场轴向变换。
2.根据权利要求1所述的轴向变焦三视场红外光学系统，其特征在于所述的探测器为制冷型红外焦平面探测器。
3.根据权利要求1所述的轴向变焦三视场红外光学系统，其特征在于所述的窄视场焦距在250 mm 480mm范围内，中视场焦距在IOOmm 300mm范围内，宽视场焦距在IOmm 30mm范围内。
全文摘要
本发明涉及一种轴向变焦三视场红外光学系统，属于红外光学技术领域。该红外光学系统包括依次设置的探测器、汇聚透镜组、折转反射镜组、固定反射镜组、补偿透镜组、变倍透镜组和前组红外物镜，补偿透镜组和变倍透镜组上设置有驱动电机，驱动电机用于驱动补偿透镜组和变倍透镜组进行轴向运动实现宽、中、窄三视场轴向变换。本发明通过轴向分别移动变倍透镜组和补偿透镜组的方法实现三视场的转换，同时补偿透镜组承担调焦的功能，该方法既能够在保证光学系统高的光轴精度和高的光学透过率的同时，又能显著地减小系统尺寸和减轻整机重量，使红外三视场同时具有高的成像质量及效果，而且运动机构简单易于控制。
文档编号G02B7/04GK103064184SQ20121053559
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月12日 优先权日2012年12月12日
发明者张良, 仇振安 申请人:中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所