制冷式共口径中/长红外双波段双视场两档变焦光学系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于光学设备技术领域，具体涉及一种制冷式共口径中/长红外双波段双 视场两档变焦光学系统。
【背景技术】
[0002] 为了在全天候环境下快速及时发现目标，实现对目标的实时跟踪和精确测量，对 红外成像光学系统轻小型化、反应速度及实时性提出了越来越高的要求。随着在工业检测 和安防侦查领域的广泛应用，以及应用环境日趋复杂，既要求得到目标不同视场的图像，还 需要得到目标的红外图像。在此背景下，多个波段集成的连续变焦红外光学系统应运而生， 红外双波段系统可以对不同辐射波段被测物同时检测，且在有雾或有遮挡的条件下，具有 良好的烟雾、尘埃穿透能力，无昼夜限制。因此，红外双波段变焦光学系统因其观测范围广、 测量精度高、隐蔽性好、满足全天候工作环境而得到广泛应用。
[0003] 现有的制冷型光学系统多采用一次成像结构，系统径向尺寸过大，体积也随之增 大，对于现有红外双波段光学系统，通常是对中波红外和长波红外成像通道分开单独设计， 然后装夹在一起组成红外双波段光学系统，这样也导致了系统体积较大。此外，光学系统的 变焦形式多为连续变焦或横向切换式变焦，此类光学系统在观测过程中需要根据不同波段 和视场来回切换，连续变焦搜索目标和光路切换过程耗时长，系统的实时性和反应速度低。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种制冷式共口径中/长红外双波段双视 场两档变焦光学系统。
[0005]为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
[0006] 本发明实施例提供一种制冷式共口径中/长红外双波段双视场两档变焦光学系 统，该系统包括沿光轴依次设置的第一双弯月正透镜L1、第二双弯月正透镜L2、第一双负 弯月透镜L3、第三双正弯月透镜L4、第二双负弯月透镜L5、用于反射中波红外光、透射长波 红外光的第一分光棱镜L6,经过所述第一分光棱镜L6的中波红外光的反射光路依次设置 第四双弯月正透镜L7、双分离透镜组、第一双凸透镜L10、第二双凹透镜L11、第六双弯月正 透镜L12、第七双弯月正透镜L13,经过所述第一分光棱镜L6的长波红外光的透射光路依次 设置第八双弯月正透镜L14、第二双凸透镜L15、第三双凹透镜L16、第三双负弯月透镜L17、 第九双弯月正透镜L18;所述双分离透镜组由第一双凹透镜L8和第五双弯月正透镜L9构 成。
[0007]上述方案中，所述第二双弯月正透镜L2背向物距面加有非球面。
[0008]上述方案中，所述第三双正弯月透镜L4朝向物距面加有衍射非球面。
[0009] 上述方案中，所述第一双凸透镜L10朝向物距的面加有非球面。
[0010] 上述方案中，所述第三双凹透镜L16背向物距的面加有衍射非球面。
[0011] 与现有技术相比，本发明的有益效果：
[0012] 本发明采用的是二次成像结构，能够为了满足制冷型光学系统的结构性要求，避 免了 一次成像结构径向口径过大的问题，保证了系统达到100 %冷光阑效率，提高系统的灵 敏度，能够有效剔除目标视场以外的杂散红外辐射，达到高精确跟踪、探测、捕捉目标图像 的目的。
[0013] 本发明采用制冷式红外光学系统，红外双波段共口径与二次成像结构相结合，避 免了 一次成像结构径向口径过大的问题，保证了系统达到100 %冷光阑效率，能够有效剔除 目标视场以外的杂散红外辐射，达到高精确跟踪、探测、捕捉目标图像的目的。
[0014] 本发明引入非球面和衍射元件，采用光学被动式消热差方式，通过合理分配各光 学元件的光焦度，使光学系统产生的像面离焦与仪器热胀冷缩产生的像面离焦相抵消，保 证了像面的稳定性，降低了系统的垂轴像差和垂轴色差。
[0015] 本发明设计了轴向式122° /40. 49°双视场，3um-5um中波8um-12um长波红外双 波段两档变焦光学系统，实现大视场快速搜索及小视场精确跟踪，切换过程无视场转换突 变，相比连续变焦光学系统，无需另设调焦机构就可实现变焦和精密调焦功能。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明的结构示意图；
[0017] 图2为本发明透镜及透镜面的示意图。
【具体实施方式】
[0018] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0019] 本发明实施例提供一种制冷式共口径中/长红外双波段双视场两档变焦光学系 统，如图1所示，该系统沿光轴依次设置的公共前固定组、公共变倍组、公共补偿组、公共后 固定组以及用于反射中波红外光、透射长波红外光的第一分光棱镜L6;所述第一分光棱镜 L6的反射光路上设置有中波红外光后固定组，所述第一分光棱镜L6的透射光路上设置有 长波红外焦距补偿组和长波红外光后固定组。所述第一分光棱镜L6由GERMANIUM制成。
[0020] 所述公共前固定组包括沿光轴方向依次设置的第一双弯月正透镜L1和第二双弯 月正透镜L2,所述第二双弯月正透镜L2背向物距面加有非球面；所述第一双弯月正透镜L1 和第二双弯月正透镜L2均由GERMANIUM制成。
[0021] 所述公共变倍组包括沿光轴方向依次设置的第一双负弯月透镜L3 ;所述第一双 负弯月透镜L3由GERMANIUM制成。
[0022] 所述公共补偿组包括第三双正弯月透镜L4,所述第三双正弯月透镜L4朝向物距 面加有衍射非球面；第三双正弯月透镜L4由GERMANIUM制成。公共后固定组包括第二双负 弯月透镜L5;第二双负弯月透镜L5由CSBR制成。
[0023] 中波红外后固定组包括分光棱镜L6的反射光路依次设置的第四双弯月正透镜 L7、第一双凹透镜L8和第五双弯月正透镜L9构成的双分离透镜组、第一双凸透镜L10、第 二双凹透镜LI1、第六双弯月正透镜L12和第七双弯月正透镜L13 ;其中，所述第四双弯月正 透镜L7由CSBR制成；所述第一双凹透镜L8由SILIC0NZ制成；所述第五双弯月正透镜L9 由ZNSE制成；所述第一双凸透镜L10朝向物距的面加有非球面，所述第一双凸透镜L10由SILICON制成；所述第二双凹透镜L11由GERMANIUM制成；所述第六双弯月正透镜L12由 SILICON制成；所述第七双弯月正透镜L13朝向物距的面加有衍射面，所述第七双弯月正透 镜L13由ZNSE制成。
[0024] 所述双分离透镜组是为了分担系统后组的光焦度，增加校正系统像差的自由度， 对校正系统球差和位置色差起到很大的作用。
[0025] 长波红外后固定组包括分光棱镜L6的透射光路依次设置的第八双弯月正透镜 L14、第二双凸透镜L15、第三双凹透镜L16、第三双负弯月透镜L17和第九双弯月正透镜 L18 ;其中，所述第八双弯月正透镜L14由CSBR制成；所述第二双凸透镜L15由GAAS制成； 所述第三双凹透镜L16背向物距的面加有衍射非球面，所述第三双凹透镜L16由GERMANIUM 制成；所述第三双负弯月透镜L17和第九双弯月正透镜L18均由GAAS制成。
[0026] 所述第四双弯月正透镜L7和第八双弯月正透镜L14起到场镜的作用，减小了系统 后组的径向尺寸，缩短了一次成像面的位置，使系统整体结构更加紧凑。
[0027]本发明的原理
[0028] 本发明共口径部分是由公共前固定组，公共变