本發(fā)明涉及一種適合用在長波紅外全景成像中的光學(xué)系統(tǒng)，特別涉及一種長波線列式掃描雙視場紅外成像光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

紅外熱成像技術(shù)以其自身的絕對優(yōu)勢，如被動工作、不受電子干擾、隱蔽性好、探測性能高、探測距離遠(yuǎn)等，在機(jī)載光電系統(tǒng)、艦載光電雷達(dá)等領(lǐng)域廣泛得到應(yīng)用。

長波線列式掃描紅外熱成像技術(shù)，以其獨(dú)特的優(yōu)勢，在全景成像領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。

研究緊湊型、小型化、多視場線列式掃描紅外光學(xué)系統(tǒng)對紅外熱像技術(shù)具有十分重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種長波線列式掃描雙視場紅外成像光學(xué)系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種長波線列式掃描紅外成像光學(xué)系統(tǒng)，從物方到像方順序安裝的部件包括望遠(yuǎn)系統(tǒng)組、掃描鏡、后固定組和反射鏡組；所述的望遠(yuǎn)系統(tǒng)組為無焦紅外鏡組，由主物鏡、變倍鏡、物鏡固定透鏡、調(diào)焦鏡、目鏡透鏡一和目鏡透鏡二組成，通過軸向移動變倍鏡實現(xiàn)系統(tǒng)的雙視場切換，其中主物鏡為凸面朝向物方的彎月形透鏡，變倍鏡為可軸向移動的雙凹形透鏡，物鏡固定透鏡為凸面朝向物方的平凸形透鏡，調(diào)焦鏡為凸面朝向物方的彎月形透鏡，目鏡透鏡一為凸面朝向物方的彎月形透鏡，目鏡透鏡二為凸面朝向掃描鏡的彎月形透鏡；所述的掃描鏡通過轉(zhuǎn)動實現(xiàn)水平方向的掃描成像；所述的后固定組為正焦距組元，由后固定透鏡一、后固定透鏡二、后固定透鏡三和后固定透鏡四組成；所述的反射鏡組由空間放置的反射鏡一和反射鏡二組成，反射鏡一、反射鏡二和掃描鏡中的任意兩個都不在一個平面上，其中后固定透鏡一和后固定透鏡二為凸面朝向反射鏡一的彎月形透鏡，后固定透鏡三為凸面朝向像面的彎月形透鏡，后固定透鏡四為凸面朝向反射鏡二的彎月形透鏡。

所述的一種長波線列式掃描紅外成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述的掃描鏡以垂直紙面向內(nèi)的方向水平折轉(zhuǎn)光路，通過水平轉(zhuǎn)動±6.4°來實現(xiàn)水平方向掃描成像，所述的反射鏡一向上折轉(zhuǎn)光路，所述的反射鏡二向后折轉(zhuǎn)光路。

所述的一種長波線列式掃描紅外成像光學(xué)系統(tǒng)，其主物鏡、物鏡固定透鏡和目鏡透鏡二為正光焦度的單晶鍺透鏡。

所述的一種長波線列式掃描紅外成像光學(xué)系統(tǒng)，其變倍鏡為負(fù)光焦度的單晶鍺透鏡。

所述的一種長波線列式掃描紅外成像光學(xué)系統(tǒng)，其調(diào)焦鏡和目鏡透鏡一為負(fù)光焦度的硒化鋅透鏡。

所述的一種長波線列式掃描紅外成像光學(xué)系統(tǒng)，其后固定透鏡一和后固定透鏡二為正光焦度的單晶鍺透鏡，所述的后固定透鏡三和后固定透鏡四為負(fù)光焦度的單晶鍺透鏡。

所述的一種長波線列式掃描紅外成像光學(xué)系統(tǒng)，其變倍鏡前表面為基于非球面基底的衍射面；物鏡固定透鏡的前表面為非球面；目鏡透鏡二的前表面為非球面；后固定透鏡二的前表面為非球面。

本發(fā)明的有益效果是：采用三次折反式設(shè)計，且三個反射鏡是空間放置，不在一個平面上，達(dá)到緊湊型與小型化設(shè)計要求；采用三次成像設(shè)計，減小了各組透鏡口徑；通過軸向移動變倍鏡實現(xiàn)了系統(tǒng)雙視場切換，可滿足雙視場觀測需求；通過優(yōu)化各表面的面型參數(shù)和適當(dāng)?shù)牟捎梅乔蛎婧脱苌涿妫瑢崿F(xiàn)了系統(tǒng)的高質(zhì)量成像要求，大大減小了系統(tǒng)像差；各透鏡組的光焦度分配合理，殘余像差較小，成像質(zhì)量好，系統(tǒng)畸變小，可以配合288×4長波制冷紅外探測器使用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖

圖2為圖1中a方向的示意圖；

圖3為圖1中b方向的示意圖；

圖4為本發(fā)明系統(tǒng)拉直后短焦的光學(xué)示意圖；

圖5為本發(fā)明系統(tǒng)拉直后長焦的光學(xué)示意圖；

圖6為本發(fā)明在20mm/lp時短焦的傳遞函數(shù)圖；

圖7為本發(fā)明在20mm/lp時長焦的傳遞函數(shù)圖。

各附圖標(biāo)記為：1—主物鏡，2—變倍鏡，3—物鏡固定透鏡，4—調(diào)焦鏡，5—目鏡透鏡一，6—目鏡透鏡二，7—后固定透鏡一，8—后固定透鏡二，9—后固定透鏡三，10—后固定透鏡四，11—掃描鏡，12—反射鏡一，13—反射鏡二。

具體實施方式

本實例提供了一種長波線列式掃描雙視場紅外成像光學(xué)系統(tǒng)，搭配288×4線列式長波探測器設(shè)計，像元尺寸為28um×25um；當(dāng)系統(tǒng)焦距為204mm時，視場角為3°×2.25°；當(dāng)系統(tǒng)焦距為68mm時，視場角為9°×6.75°；f數(shù)（系統(tǒng)焦距與通光孔徑的比值）為2.67。

以下結(jié)合附圖以及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。

一種長波線列式掃描紅外成像光學(xué)系統(tǒng)，從左到右依次為主物鏡1、變倍鏡2、物鏡固定透鏡3、調(diào)焦鏡4、目鏡透鏡一5、目鏡透鏡二6、掃描鏡11、反射鏡一12、后固定透鏡一7、后固定透鏡二8、反射鏡二13、后固定透鏡三9和后固定透鏡四10。其中主物鏡1、物鏡固定透鏡3、目鏡透鏡二6、后固定透鏡一7、后固定透鏡二8為正透鏡；變倍鏡2、調(diào)焦鏡4、目鏡透鏡一5、后固定透鏡三9、后固定透鏡四10為負(fù)透鏡。

即從物方到像方順序安裝的部件包括望遠(yuǎn)系統(tǒng)組、掃描鏡11、后固定組和反射鏡組。

所述的望遠(yuǎn)系統(tǒng)組為無焦紅外鏡組，由主物鏡1、變倍鏡2、物鏡固定透鏡3、調(diào)焦鏡4、目鏡透鏡一5和目鏡透鏡二6組成，通過軸向移動變倍鏡2實現(xiàn)系統(tǒng)的雙視場切換，當(dāng)變倍鏡2在靠近主物鏡1一端時，系統(tǒng)為短焦，當(dāng)變倍鏡2在遠(yuǎn)離主物鏡1一端時，系統(tǒng)為長焦，其中主物鏡1為凸面朝向物方的彎月形透鏡，變倍鏡2為可軸向移動的雙凹形透鏡，物鏡固定透鏡3為凸面朝向物方的平凸形透鏡，調(diào)焦鏡4為凸面朝向物方的彎月形透鏡，目鏡透鏡一5為凸面朝向物方的彎月形透鏡，目鏡透鏡二6為凸面朝向掃描鏡11的彎月形透鏡；進(jìn)一步，所述的主物鏡1、物鏡固定透鏡3和目鏡透鏡二6為正光焦度的單晶鍺透鏡，所述的變倍鏡2為負(fù)光焦度的單晶鍺透鏡，所述的調(diào)焦鏡4和目鏡透鏡一5為負(fù)光焦度的硒化鋅透鏡。

所述的后固定組為正焦距組元，由后固定透鏡一7、后固定透鏡二8、后固定透鏡三9和后固定透鏡四10組成，其中后固定透鏡一7和后固定透鏡二8為凸面朝向反射鏡一12的彎月形透鏡，后固定透鏡三9為凸面朝向像面的彎月形透鏡，后固定透鏡四10為凸面朝向反射鏡二13的彎月形透鏡；進(jìn)一步，所述的后固定透鏡一7和后固定透鏡二8為正光焦度的單晶鍺透鏡，所述的后固定透鏡三9和后固定透鏡四10為負(fù)光焦度的單晶鍺透鏡。

所述的掃描鏡11根據(jù)要求水平轉(zhuǎn)動設(shè)定角度±6.4°，實現(xiàn)水平方向的掃描成像，同時起到折轉(zhuǎn)光路的作用，掃描鏡11以垂直紙面向內(nèi)的方向水平折轉(zhuǎn)光路，所述的反射鏡一12向上折轉(zhuǎn)光路，所述的反射鏡二13向后折轉(zhuǎn)光路；所述的反射鏡組由空間放置的反射鏡一12和反射鏡二13組成，反射鏡一12、反射鏡二13和中掃描鏡11中的任意兩個都不在一個平面上，以達(dá)到緊湊型與小型化設(shè)計要求。

進(jìn)一步，所述的變倍鏡2前表面為基于非球面基底的衍射面；物鏡固定透鏡3的前表面為非球面；目鏡透鏡二6的前表面為非球面；后固定透鏡二8的前表面為非球面。

本發(fā)明紅外成像光學(xué)系統(tǒng)的工作波段為7.7～10.3um，f數(shù)為2.67；光學(xué)系統(tǒng)采用三次成像設(shè)計，其中一次成像面位于調(diào)焦鏡4與目鏡透鏡一5之間，二次成像面位于后固定透鏡二8和后固定透鏡三9之間，三次成像面位于系統(tǒng)像面。

圖6和圖7為本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)在20lp/mm時的傳遞函數(shù)曲線圖，且其橫坐標(biāo)為每毫米的線對數(shù)，縱坐標(biāo)為歸一化下光學(xué)傳遞函數(shù)值，從圖中可以看出該光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)傳遞函數(shù)在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。由此可見，本發(fā)明的成像光學(xué)系統(tǒng)具有較好的成像質(zhì)量。

上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，以及部分運(yùn)用的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。