【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学，尤其涉及一种150倍超大变倍比中波红外光学系统。
技术介绍
1、需求的日益增长，国内外陆续开始了对超长焦距变焦红外成像系统的研究，各种形式的红外变焦设计层出不穷。超长焦距变焦系统最大的优势在于可在变换视场的同时对同一目标进行连续跟踪，不会造成目标的丢失，既可大视场捜索目标区域，又可小视场对远距离目标观察细节。但由于其焦距长，光学系统口径大，像差校正不易，超长焦距大变倍比变焦实现非常困难。目前中波红外变焦系统长焦焦距多在1200mm以下，变焦比小于80倍，适配640×512f5.5探测器居多，难以满足日益增长的超长焦距高分辨大变倍比红外侦查设备需求。
技术实现思路
1、本专利技术主要目的在于提供一种150倍超大变倍比中波红外光学系统，可集短中焦连续变焦光学通道、长焦光学通道、超长焦光通道于一体，实现150倍超大变倍比，且结构紧凑、焦距长、成像质量优良。
2、本专利技术所采用的技术方案是：
3、提供一种150倍超大变倍比中波红外光学系统，包括卡赛格林反射系统、调焦组、连续变焦前组、连续变焦后固定组、连续变焦切换组、长焦后组和超长焦后组，其中：
4、物方成像光束依次经过连续变焦前组、连续变焦后固定组、连续变焦切换组成像在探测器上，构成短中焦连续变焦通道，焦距范围10mm～150mm；
5、物方成像光束经过卡赛格林反射系统一次成像，再经过调焦组入射，若连续变焦切换组切出光路，长焦后组切入光路，构成长焦光学通道，焦距为100
6、接上述技术方案，构成短中焦连续变焦通道和长焦光学通道时，f数均为4；构成超长焦光学通道时，f数为6。
7、接上述技术方案，卡赛格林反射系统包括抛物面主镜和双曲面次镜，主镜为一片凹面向物方的反射镜，次镜为一片凸面向像方的反射镜；主镜的中心开孔，且与次镜、调焦组共光轴。
8、接上述技术方案，调焦组包括调焦镜一、调焦镜二；调焦镜一为一片凹面向物方的弯月形锗负透镜，调焦镜二为一片凹面向物方的弯月形硅正透镜。
9、接上述技术方案，连续变焦前组包括：前组透镜一、变倍透镜一、变倍透镜二、补偿透镜、前组透镜三、前组透镜四、折转反射镜；前组透镜一为弯月形硅正透镜，变倍透镜一为弯月形锗负透镜，变倍透镜二为弯月形硅负透镜，补偿透镜为硅正透镜，前组透镜三为锗负透镜、前组透镜四为硅正透镜，折转反射镜为平面反射镜。
10、接上述技术方案，连续变焦后固定组包括短焦后固定透镜一、短焦后固定透镜二、短焦后固定透镜三；短焦后固定透镜一为弯月形锗负透镜，短焦后固定透镜二为弯月形锗正透镜，短焦后固定透镜三为双凸硅负透镜。
11、接上述技术方案，连续变焦切换组包括短焦切换直角棱镜。
12、接上述技术方案，长焦后组包括长焦后组透镜一、长焦后组透镜二、长焦后组透镜三；长焦后组透镜一为一片凸面向像方的弯月形锗正透镜，长焦后组透镜二为一片凸面向物方的弯月形硅负透镜；长焦后组透镜三为一片凸面向物方的弯月形锗负透镜。
13、接上述技术方案，超长焦后组包括超长焦后组透镜一、超长焦后组透镜二、超长焦后组透镜三；超长焦后组透镜一为一片凸面向物方的弯月形锗负透镜，超长后组透镜二为一片双凸面硅正透镜；超长后组透镜三为一片凸面向物方的弯月形锗负透镜。
14、接上述技术方案，光学系统的长焦和超长焦通道采用热不敏设计，在-40℃-+60℃宽温范围内焦面位置稳定，无需调焦补偿像面温度漂移。
15、本专利技术还提供一种中波制冷型探测器，其用于感知上述技术方案所述的150倍超大变倍比中波红外光学系统的出射光。
16、本专利技术产生的有益效果是：本专利技术将连续变焦前组单独布置，长焦、超长焦通道共用卡赛格林反射系统和调焦镜组，通过后组的切换实现长焦、超长焦通道切换，实现焦距范围10mm～150mm/1000mm/1500mm，从而实现高分辨率超长焦距、大变焦比的光学镜头设计。
17、本专利技术可适配1280×1024，10μm像元中波制冷红外探测器，有效解决了高分辨率超长焦距大变焦比设计难题。该系统具有结构紧凑、焦距长、成像质量优良等优点，在导航、警戒、侦查等领域具有广阔应用前景。
18、进一步地，光学系统采用变f数设计，短中焦、长焦采用较小f数(f4)设计，超长焦采用大f数设计(f6)，在不增加口径的前提下进一步增大光学系统焦距，满足超长焦距辨识需求。
19、进一步地，本专利技术光学系统分孔径共用探测器设计，三通道共用一个探测器。光学系统适配分辨率1280×1024，像元尺寸10微米的制冷型中波红外探测器。
20、当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
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1.一种150倍超大变倍比中波红外光学系统，其特征在于，包括卡赛格林反射系统(G1)、调焦组(G2)、连续变焦前组(G3)、连续变焦后固定组(G4)、连续变焦切换组(G5)、长焦后组(G6)和超长焦后组(G7)，其中：
2.根据权利要求1所述的150倍超大变倍比中波红外光学系统，其特征在于，构成短中焦连续变焦通道和长焦光学通道时，F数均为4；构成超长焦光学通道时，F数为6。
3.根据权利要求1所述的150倍超大变倍比中波红外光学系统，其特征在于，卡赛格林反射系统(G1)包括抛物面主镜(1)和双曲面次镜(2)，主镜(1)为一片凹面向物方的反射镜，次镜(2)为一片凸面向像方的反射镜；主镜(1)的中心开孔，且与次镜(2)、调焦组(G2)共光轴。
4.根据权利要求1所述的150倍超大变倍比中波红外光学系统，其特征在于，调焦组(G2)包括调焦镜一(3)、调焦镜二(4)；调焦镜一(3)为一片凹面向物方的弯月形锗负透镜，调焦镜二(4)为一片凹面向物方的弯月形硅正透镜。
5.根据权利要求1所述的150倍超大变倍比中波红外光学系统，其特征在于，连续变
6.根据权利要求1所述的150倍超大变倍比中波红外光学系统，其特征在于，连续变焦后固定组(G4)包括短焦后固定透镜一(12)、短焦后固定透镜二(13)、短焦后固定透镜三(14)；短焦后固定透镜一(12)为弯月形锗负透镜，短焦后固定透镜二(13)为弯月形锗正透镜，短焦后固定透镜三(14)为双凸硅负透镜。
7.根据权利要求1所述的150倍超大变倍比中波红外光学系统，其特征在于，连续变焦切换组(G5)包括短焦切换直角棱镜(15)。
8.根据权利要求1所述的150倍超大变倍比中波红外光学系统，其特征在于，长焦后组(G6)包括长焦后组透镜一(16)、长焦后组透镜二(17)、长焦后组透镜三(18)；长焦后组透镜一(16)为一片凸面向像方的弯月形锗正透镜，长焦后组透镜二(17)为一片凸面向物方的弯月形硅负透镜；长焦后组透镜三(18)为一片凸面向物方的弯月形锗负透镜。
9.根据权利要求1所述的150倍超大变倍比中波红外光学系统，其特征在于，超长焦后组(G7)包括超长焦后组透镜一(19)、超长焦后组透镜二(20)、超长焦后组透镜三(21)；超长焦后组透镜一(19)为一片凸面向物方的弯月形锗负透镜，超长后组透镜二(20)为一片双凸面硅正透镜；超长后组透镜三(21)为一片凸面向物方的弯月形锗负透镜。
10.一种中波制冷型探测器，其特征在于，其用于感知权利要求1-9中任一项所述的150倍超大变倍比中波红外光学系统的出射光。
...【技术特征摘要】
1.一种150倍超大变倍比中波红外光学系统，其特征在于，包括卡赛格林反射系统(g1)、调焦组(g2)、连续变焦前组(g3)、连续变焦后固定组(g4)、连续变焦切换组(g5)、长焦后组(g6)和超长焦后组(g7)，其中：
2.根据权利要求1所述的150倍超大变倍比中波红外光学系统，其特征在于，构成短中焦连续变焦通道和长焦光学通道时，f数均为4；构成超长焦光学通道时，f数为6。
3.根据权利要求1所述的150倍超大变倍比中波红外光学系统，其特征在于，卡赛格林反射系统(g1)包括抛物面主镜(1)和双曲面次镜(2)，主镜(1)为一片凹面向物方的反射镜，次镜(2)为一片凸面向像方的反射镜；主镜(1)的中心开孔，且与次镜(2)、调焦组(g2)共光轴。
4.根据权利要求1所述的150倍超大变倍比中波红外光学系统，其特征在于，调焦组(g2)包括调焦镜一(3)、调焦镜二(4)；调焦镜一(3)为一片凹面向物方的弯月形锗负透镜，调焦镜二(4)为一片凹面向物方的弯月形硅正透镜。
5.根据权利要求1所述的150倍超大变倍比中波红外光学系统，其特征在于，连续变焦前组(g3)包括：前组透镜一(5)、变倍透镜一(6)、变倍透镜二(7)、补偿透镜(8)、前组透镜三(9)、前组透镜四(10)、折转反射镜(11)；前组透镜一(5)为弯月形硅正透镜，变倍透镜一(6)为弯月形锗负透镜，变倍透镜二(7)为弯月形硅负透镜，补偿透镜(8)为硅正透镜，前组透镜三(9)为锗负透镜、前组透镜四(10)为硅...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭章贤，鲍晓静，熊涛，吴耀，柴炎，刘明群，
申请(专利权)人：湖北久之洋红外系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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