一种超大面阵大光圈红外双视场光学系统的制作方法

本技术涉及红外成像，尤其涉及一种超大面阵大光圈红外双视场光学系统。

背景技术：

1、红外成像系统以被动成像，抗干扰，隐蔽性好，图像直观，精度高等优势，在警戒，侦察和制导等军事领域得到广泛应用。

2、早期的制冷型中波红外光学系统由于探测器制作工艺受限，使得制冷型中波红外光学系统很少达到传统可见光设备的百万级分辨率，随着科技的不断发展，目前最新的制冷型中波红外探测器生产工艺得到了大幅度提升，最高分辨率可达百万级，红外光学系统已进入大面阵时代，大面阵红外光学系统可全天候工作，提供更高的分辨率，更精确的观测准确度和更长的作用距离，特别是在夜间，大雾等能见度低，环境恶劣的环境下，均可对目标进行探测，识别。

3、目标的探测、识别，要求红外光学系统具有更强的能量收集能力和更高的空间分辨率。红外光学系统的光圈，很大程度决定了系统的能量收集情况，光圈越大，光学系统收集到的能量越多，可分辨率目标的能力越强。从设计的角度考虑，增大光圈以及提高探测器像素数，对光学设计难度将会大幅度增加，且冷反射强度以平方比增加，从而很难将冷反射平衡掉，冷反射的增强会使图像不均匀，严重影响对目标的探测，识别。

4、目前的中波制冷红外镜头以适配640*512探测器为主，光圈一般不小于4.0，如专利“cn 105301748 b一种双波段三视场红外光学系统”，专利“cn 113433677 a一种具有外置入瞳的制冷型双视场红外光学系统”。本实用新型拟提供一种大面阵大光圈中波红外光学系统，补充此类专利的空缺。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本实用新型旨在提供一种超大面阵大光圈红外双视场光学系统，用以解决现有技术中通过增大光圈以及提高探测器像素数，增加光学设计难度，且无法平衡冷反射，使图像不均匀，严重影响对目标的探测和识别的问题。

2、本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：该系统包括从物方至像方依次同轴设置的开普勒望远系统前固定组、切场组、开普勒望远系统后固定组和二次成像系统；

3、通过切场组的切入切出实现大、小视场的切换；

4、光束经过开普勒望远系统的前固定组和后固定组输出平行光，二次成像系统接收开普勒望远系统后固定组输出的平行光，并将平行光聚焦到探测器上。

5、进一步的，所述该系统还包括反射镜，所述反射镜包括第一反射镜和第二反射镜；

6、第一反射镜位于开普勒望远系统后固定组和二次成像系统之间，第二反射镜位于二次成像系统中间；

7、所述第一反射镜和所述第二反射镜呈±45°角放置。

8、进一步的，所述开普勒望远系统前固定组依次包括：第一透镜、第二透镜和第三透镜；

9、所述第一透镜、第二透镜和第三透镜均为负光焦度、凸面朝向物方的弯月型透镜；

10、所述切场组依次包括：第四透镜和第五透镜；

11、所述第四透镜，为负光焦度，双凹形透镜；

12、所述第五透镜，为正光焦度，双凸形透镜。

13、进一步的，当切场组工作表面朝向开普勒望远系统前固定组时，切场组切入，构成大视场光路，放大倍率β为3，自物方到像方的光路依次是：开普勒望远系统前固定组、切场组、开普勒望远系统后固定组、反射镜和二次成像系统；

14、当切场组镜头顺时针旋转90度时，切场组切出，构成小视场光路，放大倍率β为6，自物方到像方的光路依次是开普勒望远系统前固定组、开普勒望远系统后固定组、反射镜和二次成像系统。

15、进一步的，所述开普勒望远系统后固定组依次包括：第六透镜、第七透镜和第八透镜；

16、所述第六透镜，为正光焦度，凸面朝向像方的弯月形透镜；

17、所述第七透镜，为负光焦度，双凹形透镜；

18、所述第八透镜，为正光焦度，双凸形透镜。

19、进一步的，所述二次成像系统依次包括：第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜、第十三透镜和第十四透镜；所述第二反射镜位于第十一透镜和第十二透镜之间；

20、所述第九透镜，为正光焦度，朝向第一反射镜的弯月形透镜；

21、所述第十透镜，为负光焦度，朝向第一反射镜的弯月形透镜；

22、所述第十一透镜，为正光焦度，朝向第二反射镜的弯月形透镜；

23、所述第十二透镜，为正光焦度，朝向像方的弯月形透镜；

24、所述第十三透镜，为负光焦度，朝向像方的弯月形透镜；

25、所述第十四透镜，为正光焦度，朝向像方的弯月形透镜。

26、进一步的，所述第四透镜朝向第五透镜的一面、第五透镜朝向第六透镜的一面、第八透镜朝向第九透镜的一面、第九透镜朝向第八透镜的一面、第十三透镜朝向第十二透镜的一面为非球面。

27、进一步的，该光学系统光圈为2.0，焦平面阵列规模达到1280*1024/15um。

28、进一步的，所述第一、第五、第六、第八、第九、第十一、第十二和第十四透镜为单晶硅透镜，所述第二、第三、第四、第七、第九、第十和第十三透镜为单晶锗透镜。

29、进一步的，该光学系统工作波长为3-5um，系统畸变小于3％。

30、与现有技术相比，本实用新型至少可实现如下有益效果之一：

31、1、本申请光学系统靶面大，光圈大，增大了系统的可观测范围，提升了目标的探测，识别能力；

32、2、通过设置切场组，实现共光路，通过切场组的切入切出实现该光学系统的大视场和小视场的转换；有效增强了空间利用率，切场过程中到位精度高，光轴精度高，切场轨迹短所需切场时间短；

33、3、通过开普勒望远系统前固定组和开普勒望远系统后固定组，使光路输出平行光束，所需快速反射镜面积达到了最小，可靠性高，应用于搜索跟踪系统中，实现了像移补偿。

34、本实用新型中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本实用新型的其他特征和优点将在随后的内容中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过文字以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

技术特征：

1.一种超大面阵大光圈红外双视场光学系统，其特征在于，该系统包括从物方至像方依次同轴设置的开普勒望远系统前固定组、切场组、开普勒望远系统后固定组和二次成像系统；

2.根据权利要求1所述的一种超大面阵大光圈红外双视场光学系统，其特征在于，所述该系统还包括反射镜，所述反射镜包括第一反射镜和第二反射镜；

3.根据权利要求2所述的一种超大面阵大光圈红外双视场光学系统，其特征在于，所述开普勒望远系统前固定组依次包括：第一透镜、第二透镜和第三透镜；

4.根据权利要求3所述的一种超大面阵大光圈红外双视场光学系统，其特征在于，当切场组工作表面朝向开普勒望远系统前固定组时，切场组切入，构成大视场光路，放大倍率β为3，自物方到像方的光路依次是：开普勒望远系统前固定组、切场组、开普勒望远系统后固定组、反射镜和二次成像系统；

5.根据权利要求4所述的一种超大面阵大光圈红外双视场光学系统，其特征在于，所述开普勒望远系统后固定组依次包括：第六透镜、第七透镜和第八透镜；

6.根据权利要求5所述的一种超大面阵大光圈红外双视场光学系统，其特征在于，所述二次成像系统依次包括：第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜、第十三透镜和第十四透镜；所述第二反射镜位于第十一透镜和第十二透镜之间；

7.根据权利要求6所述的一种超大面阵大光圈红外双视场光学系统，其特征在于，所述第四透镜朝向第五透镜的一面、第五透镜朝向第六透镜的一面、第八透镜朝向第九透镜的一面、第九透镜朝向第八透镜的一面、第十三透镜朝向第十二透镜的一面为非球面。

8.根据权利要求7所述的一种超大面阵大光圈红外双视场光学系统，其特征在于，该光学系统光圈为2.0，焦平面阵列规模达到1280*1024/15um。

9.根据权利要求8所述的一种超大面阵大光圈红外双视场光学系统，其特征在于，所述第一、第五、第六、第八、第九、第十一、第十二和第十四透镜为单晶硅透镜，所述第二、第三、第四、第七、第九、第十和第十三透镜为单晶锗透镜。

10.根据权利要求9所述的一种超大面阵大光圈红外双视场光学系统，其特征在于，该光学系统工作波长为3-5um，系统畸变小于3％。

技术总结本技术涉及一种超大面阵大光圈红外双视场光学系统，属于红外成像技术领域，解决了现有技术中通过增大光圈以及提高探测器像素数，增加光学设计难度，且无法平衡冷反射，使图像不均匀，严重影响对目标的探测和识别的问题。该系统包括从物方至像方依次同轴设置的开普勒望远系统前固定组、切场组、开普勒望远系统后固定组和二次成像系统；通过切场组的切入切出实现大、小视场的切换；光束经过开普勒望远系统输出平行光，二次成像系统接收开普勒望远系统后固定组输出的平行光，并将平行光聚焦到探测器上。实现了光学系统冷反射强度的良好平衡，使焦平面阵列规模达到1280*1204/15um，光圈为2.0；有大小两个视场的快速切换，且适用于像移补偿。技术研发人员：李星照,范斌,张继友,史珊珊,訾春燕,洪英杰,赵一纲受保护的技术使用者：浙江大立科技股份有限公司技术研发日：20230830技术公布日：2024/6/13