中波红外制冷连续变焦透射式微扫描型光学系统技术方案

本技术提供一种中波红外制冷连续变焦透射式微扫描型光学系统，包括沿光线传播方向从物方至像方依次排列的第一固定透镜、变倍透镜、补偿透镜组、第二固定透镜、第一反射镜、第二反射镜、第三固定透镜组、微扫描透镜，其中补偿镜组包括第一补偿透镜、第二补偿透镜，第三固定镜组包括第三固定透镜、第四固定透镜。通过引入微扫描透镜，有效提升空间分辨率，且微扫描透镜精度高，易于保证光轴一致性。通过微扫描透镜焦距和公差优化，实现了不同变焦点位置的微扫描透镜位移与像点位移能够保持准确的比例关系，并且在微扫描过程中，不会对光学系统的像质产生影响，实现对50m至无穷远的物距进行调焦。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种光学系统，特别是中波红外制冷连续变焦透射式微扫描型光学系统，属于光电探测。

技术介绍

1、在光电探测系统中，图像空间分辨率的高低将直接影响对目标的探测距离。在某些情况下，由于红外探测器阵列的欠采样，导致红外连续变焦光学系统的光学分辨率不能够被有效利用，因而造成最终图像的空间分辨率下降。微扫描成像技术通过对同一场景的多次重复采样，用多幅相互之间有微小位移、时间序列上连续的多帧低分辨率图像，重建一幅高分辨率图像，以减少由于欠采样所带来的图像混叠效应。按微扫描使用的光学元件可分为透射式微扫描和反射式微扫描两种，其中：透射式微扫相比于反射式微扫描，其优势是可以为光学系统减少一次光路折转，更有利于保证光轴一致性、且微扫描精度高。但目前现有技术中还缺乏连续变焦型的透射式微扫描光学系统，该类光学系统的设计难点在于，在连续变焦的任一焦段，必须保证微扫描透镜的位移与焦平面的位移满足既定的比例关系，并且使得光学系统的像质对微扫描透镜的位移不敏感，否则将导致微扫透镜的伺服难度大大增加，进而降低成像质量。因此有必要对现有技术加以改进。

技术实现思路

1、为解决现有技术不能在连续变焦过程中实现透射式微扫描的问题，本技术提供一种中波红外制冷连续变焦透射式微扫描型光学系统。

2、本技术通过下列技术方案完成：一种中波红外制冷连续变焦透射式微扫描型光学系统，包括沿光线传播方向从物方至像方依次排列的第一固定透镜、变倍透镜、补偿透镜组、第二固定透镜、第一反射镜、第二反射镜、第三固定透镜组、微扫描透镜，其中补偿镜组包括第一补偿透镜、第二补偿透镜，第三固定镜组包括第三固定透镜、第四固定透镜，其特征在于：

3、第一固定透镜设为正光焦度的弯月型透镜，其凸面朝向物方，用于汇聚光束；

4、变倍透镜设为负光焦度的双凹型透镜，通过沿光轴方向移动实现连续变焦；

5、补偿透镜组的第一补偿透镜设为正光焦度的弯月型透镜，其凸面朝向像方，第二补偿透镜设为正光焦度的双凸型透镜。补偿镜组通过轴向移动来补偿变倍过程中引起的像移；

6、第二固定透镜设为负光焦度的弯月型透镜，其凸面朝向物方，通过轴向移动实现温度补偿和远近距离调焦；

7、第三固定镜组的第一后固定透镜为正光焦度的弯月型透镜，其凸面朝向物方，第二后固定透镜为负光焦度的弯月型透镜，其凸面朝向物方。第三固定镜组用于将光线进行二次汇聚；

8、微扫描透镜设为正光焦度的双凸正透镜，通过沿径向平面内的水平和俯仰两个正交方向移动实现微扫描的功能；

9、第一反射镜、第二反射镜均为平面反射镜，用于光路折转；

10、以便通过第一固定透镜对光束进行汇聚，然后由变倍透镜改变焦距及增加变倍倍率，之后通过补偿透镜组实现补偿变倍过程中的像移，再由第二固定透镜实现温度补偿及远近距离调焦，通过第一、第二反射镜改变光路后，由第三固定透镜组对光线进行二次汇聚，最后由扫描微透镜实现系统微扫描，将每个方向的采样频率提高一倍，提高系统的分辨能力，并且能够保证任意一个变焦点位置在微扫的过程中，成像清晰且像移比例正确。

11、所述中波红外制冷连续变焦微扫描型光学系统为保证100％冷光阑效率且能够压缩第一透镜的口径，采用了二次成像的方式，适用于中波制冷探测器，所述光学系统工作波段设为3.7μm~4.8μm，f数为3。

12、所述变倍透镜与补偿透镜组设为沿轴向移动的透镜。

13、所述微扫描透镜设为沿径向平面内的水平和俯仰两个正交方向移动的透镜。

14、本技术具有下列优点及效果：采用上述方案，通过在红外连续变焦光学系统中引入透射式微扫描机构，能够在现有红外探测器基础上有效提升空间分辨率，且微扫描透镜精度高，易于保证光轴一致性。通过微扫透镜焦距和公差进行优化，实现了不同变焦点位置的微扫描透镜位移与像点位移能够保持准确的比例关系，并且在微扫描过程中，不会对光学系统的像质产生影响。采用负透镜变倍和正透镜补偿的变焦方式，再通过第二固定透镜进行高低温补偿及远近距离的调焦控制，优化高低温及远近距离像质，可适用于凸轮结构变焦的伺服方式，光学系统在全焦段范围内成像质量良好，同时凸轮变焦曲线全程平滑无拐点，对-40℃至60℃工作温度进行补偿，实现对50m至无穷远的物距进行调焦。

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【技术保护点】

1.一种中波红外制冷连续变焦透射式微扫描型光学系统，包括沿光线传播方向从物方至像方依次排列的第一固定透镜、变倍透镜、补偿透镜组、第二固定透镜、第一反射镜、第二反射镜、第三固定透镜组、微扫描透镜，其中补偿镜组包括第一补偿透镜、第二补偿透镜，第三固定镜组包括第三固定透镜、第四固定透镜，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的中波红外制冷连续变焦透射式微扫描型光学系统，其特征在于所述光学系统的工作波段为3.7μm~4.8μm，F数为3。

3.根据权利要求1所述的中波红外制冷连续变焦透射式微扫描型光学系统，其特征在于所述变倍透镜与补偿透镜组设为沿轴向移动的透镜。

4.根据权利要求1所述的中波红外制冷连续变焦透射式微扫描型光学系统，其特征在于所述微扫描透镜设为沿径向平面内的水平和俯仰两个正交方向移动的透镜。

【技术特征摘要】

1.一种中波红外制冷连续变焦透射式微扫描型光学系统，包括沿光线传播方向从物方至像方依次排列的第一固定透镜、变倍透镜、补偿透镜组、第二固定透镜、第一反射镜、第二反射镜、第三固定透镜组、微扫描透镜，其中补偿镜组包括第一补偿透镜、第二补偿透镜，第三固定镜组包括第三固定透镜、第四固定透镜，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的中波红外制冷连续变焦透射式微扫描型光学...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨丹，杨开宇，金宁，刘愚，董树林，徐曼，李江，
申请(专利权)人：昆明物理研究所，
类型：新型
国别省市：