【技术实现步骤摘要】
双视场长波红外光学被动消热差光学系统
本专利技术涉及一种主要用于长波红外波段的消热差双视场光学系统。具体而言，本专利技术涉及一种使用双视场变焦且具有光学被动消热差功能的长波红外光学系统。
技术介绍
光学仪器在较大温度范围内使用时，镜筒材料、光学材料的热胀冷缩以及光学材料的温度折射率系数会使镜头光焦度发生变化，产生离焦现象，而镜筒材料的热胀冷缩也会造成光学系统离焦，使成像质量下降。为了降低温度变化对红外光学系统成像质量的影响，需要进行无热化设计，或称为消热差设计，即通过一定的机械、光学及电子等技术，补偿因温度变化产生的离焦，使红外光学系统在一个变化范围较大的温度区间内保持成像质量的稳定。目如的消热差方式主要有:机电主动式消热差、机械被动式消热差和光学被动式消热差。其中，光学被动式消热差是通过合理分配光焦度和光学材料，在温度变化时实现焦面位置与镜筒长度变化的匹配，从而在规定温度范围内保证镜头的成像质量。在同一光学系统中为了实现大小两个视场的兼容，需要进行变焦系统设计，主要基于物像交换原则的方式。对于光学系统中任意一个透镜组元，都有两个位置实现共轭距不变，即物面与像面稳定不变，而且在这两个位置上光学系统的放大倍率互为倒数。这相当于在保持共轭距不变的同时，把物面与像面交换位置，这就是物像交换原则。借此可以实现无需像面位移补偿的双视场变焦系统。美国专利US6424460公开了一种基于光学被动消热差原理的制冷式的光学镜头，该光学镜头通过适当的变焦镜组的移动实现了双视场，但其设计的使用范围仅为红外中波波段，而且使用三个非球面，虽然同样为7片透镜。美国专利...
【技术保护点】
一种双视场长波红外光学被动消热差光学系统，包括：从物面（9）到焦面（1）依次排列的前固定组透镜、变焦镜负透镜（6）和后固定组透镜，其特征在于：所述前固定组由物面（9）之后的正透镜（8）和位于正透镜（8）与变焦镜负透镜（6）之间的凸面负透镜（7）构成；后固定组由双凸透镜（5）、靠近双凸透镜（5）的负透镜（4）、靠近凹凸面透镜（2）凸面的凸透镜（3）以及凹凸面透镜（2）共4片透镜构成；变焦镜负透镜以固联在镜筒上的电机作为驱动源，通过齿轮?导轨机构驱动变焦镜负透镜（6）沿光轴方向前后移动，焦距从50mm到150mm切换变化，实现两档双视场变焦，在向长焦变化时，变焦镜负透镜（6）朝向焦面（1）一侧运动；在向短焦变化时，变焦镜负透镜（6）朝向物面（9）一侧运动，长焦时光学系统孔径光阑位于双凸透镜（5）上，短焦时光学系统孔径光阑位于正透镜（8）上；变焦镜负透镜（6）与前固定镜组和后固定镜组共同构成完整的成像系统，且该成像系统满足以下条件：Σi-1αφi=φΣi-1αφivi=0Σi-1αdφid...
【技术特征摘要】
1.一种双视场长波红外光学被动消热差光学系统，包括:从物面(9)到焦面(I)依次排列的前固定组透镜、变焦镜负透镜(6)和后固定组透镜，其特征在于:所述前固定组由物面(9)之后的正透镜(8)和位于正透镜(8)与变焦镜负透镜(6)之间的凸面负透镜(7)构成；后固定组由双凸透镜(5)、靠近双凸透镜(5)的负透镜(4)、靠近凹凸面透镜(2)凸面的凸透镜(3)以及凹凸面透镜(2)共4片透镜构成；变焦镜负透镜以固联在镜筒上的电机作为驱动源，通过齿轮-导轨机构驱动变焦镜负透镜(6)沿光轴方向前后移动，焦距从50mm到150mm切换变化，实现两档双视场变焦，在向长焦变化时，变焦镜负透镜(6)朝向焦面(I) 一侧运动；在向短焦变化时，变焦镜负透镜(6)朝向物面(9) 一侧运动,长焦时光学系统孔径光阑位于双凸透镜(5)上，短焦时光学系统孔径光阑位于正透镜(8)上；变焦镜负透镜(6)与前固定镜组和后固定镜组共同构成完整的成像系统，且该成像系统满足以下条件: 2.如权利要求1所述的双视场长波红外光学被动消热差光学系统，其特征在于:前固定镜组由两片间距恒定的IRG201正透镜(8)和ZnS凸面负透镜(7)组成。3.如权利要求1所述的双视场长波红外光学被动消热差光学系统，其特征在于:后固定组镜固定放置在变焦组镜(6)之后，由IRG201为材料的双凸透镜(5)、凸透镜(3)以及由ZnS构成的负透镜(4)、凹凸面透镜(2)，共4片透镜构成。4.如权利要求1所述的双视场长波红外光学被动消热差光学系统，其特征在于:光学系统至少含有两个非球面，其中一个为后固定镜组的双凸透镜(5)，靠近物面(9)的一侧；另一个为后固定组的凸透镜(3)，靠近物`面(9)的一侧。5.如权利要求1所述的双视...
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