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【附圖說(shuō)明】
為了進(jìn)一步清楚闡述本發(fā)明，下面將提供【具體實(shí)施方式】并與附圖相結(jié)合，對(duì)本技術(shù)方案進(jìn)行說(shuō)明，但是不應(yīng)當(dāng)將其理解為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0017]圖1是本發(fā)明的近紅外雙視場(chǎng)被動(dòng)消熱差光學(xué)成像系統(tǒng)透鏡模型示意圖；
圖2是圖1的構(gòu)造不意圖；
圖3?圖4為本發(fā)明不同焦距時(shí)的示意圖，其中，圖3為150mm焦距，圖4為50mm焦距。
[0018]圖中:1焦面，2后固定鏡組，3變倍鏡組，4前固定鏡組，5物面，201第三正透鏡，202第四負(fù)透鏡，203第四正透鏡、204第五正透鏡，205第五負(fù)透鏡，301第二負(fù)透鏡，302第三正透鏡，303第三負(fù)透鏡，401第一正透鏡，402第一負(fù)透鏡，403第二正透鏡，
【具體實(shí)施方式】
[0019]參閱圖1描述了近紅外雙視場(chǎng)被動(dòng)消熱差光學(xué)成像系統(tǒng)基于物像交換原則的換視場(chǎng)原理，光學(xué)成像系統(tǒng)在焦距的變化過(guò)程中系統(tǒng)總長(zhǎng)不變，其中，前固定鏡組4、后固定鏡組2和焦面I的位置恒定；在變焦過(guò)程中，變倍鏡組3在光軸上快速前后方向運(yùn)動(dòng)。窄視場(chǎng)時(shí)，變倍鏡組3往靠近像面I方向一側(cè)平移；在從窄視場(chǎng)向?qū)捯晥?chǎng)變化過(guò)程中，變倍鏡組3向物面5方向一側(cè)移動(dòng)。
[0020]為消熱差和色差，所述前固定鏡組4依次由采用重鑭火石玻璃HZLAF68B、重火石玻璃HZF88和氟冕牌玻璃HFK61三片透鏡材料的三片式三分離透鏡組組成，具有較小的殘余波段內(nèi)色差和熱差。
[0021]為消熱差和色差并實(shí)現(xiàn)雙視場(chǎng)變焦，所述變倍鏡組3具負(fù)的光焦度，且采用了線膨脹系數(shù)Cti較小且色散能力較弱的材料組合。具體而言，變倍鏡組3由第二負(fù)透鏡301與第三正透鏡302膠合而成的第一膠合透鏡組和第三負(fù)透鏡303組成，以保證個(gè)變倍鏡組不會(huì)引入較大的熱差與色差，同時(shí)，變倍鏡組3以固聯(lián)在鏡筒上的電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源，通過(guò)齒輪-導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)變倍鏡組在光學(xué)成像系統(tǒng)光軸方向前后快速直線移動(dòng)實(shí)現(xiàn)視場(chǎng)切換。
[0022]所述后固定鏡組2為了平衡前邊剩余的熱差和色差，采用消除殘余波段間色差和熱差能力較強(qiáng)的依次由采用氟冕牌玻璃HFK61、由重火石玻璃HZF88和重鑭火石玻璃HZLAF68B膠合而成的第二膠合鏡組、重鑭火石玻璃HZLAF68B、重火石玻璃HZF88五片式分離透鏡組組成。
[0023]通過(guò)透鏡材料按以上規(guī)律的配對(duì)組合，配合普鋁合金鏡筒的線膨脹系數(shù)α 4口長(zhǎng)度L，并基于物像交換原則的雙視場(chǎng)變焦結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了同時(shí)消熱差的共光路近紅外雙視場(chǎng)變焦的功能。
[0024]在圖2所描述的近紅外光學(xué)被動(dòng)消熱差雙視場(chǎng)光學(xué)成像系統(tǒng)中，從物面5到焦面I依次排列前固定鏡組4、變倍鏡組3和后固定鏡組2。前固定鏡組4由三片間距恒定的采用重鑭火石玻璃HZLAF68B的第一正透鏡401、采用重火石玻璃HZF88的第一負(fù)透鏡402和采用氟冕牌玻璃HFK61的第二正透鏡403組成。光學(xué)成像系統(tǒng)分為前固定組4、變焦組3、后固定組2，其中，變焦組3具有負(fù)光焦度，由采用鑭火石玻璃HLAF3B的第二負(fù)透鏡301與重火石玻璃HZF88的第三正透鏡302膠合而成的第一膠合透鏡組和采用重鋇火石玻璃HZBAF50的第三負(fù)透鏡303組成，在光軸上快速前后運(yùn)動(dòng)，并在移動(dòng)到兩端位置時(shí)對(duì)應(yīng)有兩個(gè)視場(chǎng)，即兩個(gè)焦距。后固定鏡組2固定放置在變焦組鏡3之后；由以采用氟冕牌玻璃HFK61的第三正透鏡201、采用重火石玻璃HZF88的第四負(fù)透鏡202與重鑭火石玻璃HZLAF68B的第四正透鏡203組成的第二膠合鏡組、重鑭火石玻璃HZLAF68B的第五正透鏡204和重火石玻璃HZF88的第五負(fù)透鏡205構(gòu)成。前固定組4、后固定組2在變焦過(guò)程中固定不動(dòng)。變倍鏡組3與前固定鏡組4和后固定鏡組2共同構(gòu)成完整的光學(xué)成像系統(tǒng)，光學(xué)成像系統(tǒng)焦距從50mm至IJ 150mm切換而系統(tǒng)總長(zhǎng)不變，在對(duì)同一景物成像時(shí)，在-40°C?60°C溫度范圍不經(jīng)調(diào)焦都具有較好的成像質(zhì)量。
[0025]光學(xué)成像系統(tǒng)共三個(gè)鏡組，此時(shí)焦距為150mm，從物面5到焦面I依次排列前固定鏡組4、變倍鏡組3和后固定鏡組2。所述物面5之后為由第一正透鏡401和第一負(fù)透鏡402和第二正透鏡403構(gòu)成的前固定組；后固定組依次由第三正透鏡201、第四負(fù)透鏡202與第四正透鏡203組成的第二膠合鏡組、第五正透鏡204和第五負(fù)透鏡205組成；長(zhǎng)短焦時(shí)系統(tǒng)孔徑光闌固定位于第四正透鏡201靠近物面一側(cè)上，位置不變；中間變倍鏡組3具有負(fù)光焦度，由第二負(fù)透鏡301與第三正透鏡302膠合而成的第一膠合透鏡組和第三負(fù)透鏡303組成，沿光軸方向前后移動(dòng)實(shí)現(xiàn)兩檔雙視場(chǎng)變焦，在向長(zhǎng)焦變化時(shí)，變倍鏡組3朝向焦面I 一側(cè)運(yùn)動(dòng)；在向短焦變化時(shí)，變倍鏡組3朝向物面5 —側(cè)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程為快速直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)視場(chǎng)及時(shí)切換。
[0026]前固定鏡組4是由焦距約為130.12mm,采用采用重鑭火石玻璃HZLAF68B的第一正透鏡401、焦距約為-205.36mm,采用重火石玻璃HZF88的第一負(fù)透鏡402和焦距約為220.65mm,采用氟冕牌玻璃HFK61的第二正透鏡403組成的三片式透鏡組。
[0027]變倍鏡組3具有負(fù)光焦度，由焦距約為-142.62mm,采用鑭火石玻璃HLAF3B的第二負(fù)透鏡301與重火石玻璃HZF88的第三正透鏡302膠合而成的第一膠合透鏡組和焦距約為-51.64mm,采用重鋇火石玻璃HZBAF50的第三負(fù)透鏡303組成，。在變焦過(guò)程中始終在光軸上前后移動(dòng)，在長(zhǎng)焦150mm焦距時(shí)，第二負(fù)透鏡301朝向物面一側(cè)的面頂點(diǎn)距離第二正透鏡403朝向焦面一側(cè)面的頂點(diǎn)距離為63.33mm ;在短焦50mm焦距時(shí)，第二負(fù)透鏡301朝向物面一側(cè)的面頂點(diǎn)距離第二正透鏡403朝向焦面一側(cè)面的頂點(diǎn)距離為26.88mm。
[0028]后固定鏡組2由五片透鏡構(gòu)成，為由焦距約為66.74mm,采用氟冕牌玻璃HFK61的第三正透鏡201、焦距約為103.90mm,采用重火石玻璃HZF88的第四負(fù)透鏡202與重鑭火石玻璃HZLAF68B的第四正透鏡203組成的第二膠合鏡組、焦距約為79.24mm,采用重鑭火石玻璃HZLAF68B的第五正透鏡204和焦距約為-89.09mm,采用重火石玻璃HZF88的第五負(fù)透鏡205構(gòu)成。焦面位于后固定組的第五負(fù)透鏡205靠近焦面I 一側(cè)頂點(diǎn)距離約30.64mm處。
[0029]本發(fā)明所采用的鏡筒材料為普通鋁合金材料，其熱膨脹系數(shù)為236X 10 7/K的普通鋁合金材料，無(wú)需其它熱膨脹系數(shù)更低的鏡筒材料。當(dāng)然，采用其它熱膨脹系數(shù)更低或更高的鏡筒材料，采用本光學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)鏡片的曲率半徑、厚度和鏡片間隔等進(jìn)行修改，則可在高低溫下獲得與本發(fā)明相近或更為優(yōu)良的光學(xué)性能。
[0030]本實(shí)施實(shí)例將該光學(xué)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)應(yīng)用于0.9?1.7 μπι近紅外焦平面探測(cè)器上，像元尺寸為15 μ mX 15 μ m，對(duì)角線長(zhǎng)度為12.28mm，像元數(shù)為640 X 512，實(shí)施實(shí)例采用光圈數(shù)F#l.4。其中，F(xiàn)#即為光圈數(shù)是入瞳口徑與焦距之比的倒數(shù)，即F = f/Do
[0031]本實(shí)施例中，從前固定組靠近物面5 —側(cè)的面到像面I的總長(zhǎng)為240_，最大口徑小于130mm，焦距范圍50mm?150mm，變倍比為3X。具有較小的體積，且屬于內(nèi)變焦，變倍過(guò)程中質(zhì)心變化不大，系統(tǒng)總長(zhǎng)恒定，F(xiàn)數(shù)恒定。
[0032]參閱圖3。圖3描述了焦距為150mm的近紅外雙視場(chǎng)被動(dòng)消熱差光學(xué)成像系統(tǒng)實(shí)施例，其中，變倍鏡組3由雙凹透鏡第二負(fù)透鏡301，雙凸透鏡第三正透鏡302，雙凹透鏡第三負(fù)透鏡303同光軸順次排列構(gòu)成，后固定鏡組2由雙凸透鏡第三正透鏡201、凸凹透鏡第四負(fù)透鏡202、凸透鏡第四正透鏡203、凸凹透鏡第五正透鏡204、凹透鏡第五負(fù)透鏡205同光軸順次排列構(gòu)成，構(gòu)成前固定鏡組4由面向物面5，緊貼第一負(fù)透鏡402 —側(cè)凹面的前固定組鏡片401和排列在第一負(fù)透鏡402另一側(cè)凹面的彎月透鏡第二正透鏡403構(gòu)成。
[0033]參閱圖4。圖4描述了焦距為50mm的近紅外雙視場(chǎng)被動(dòng)消熱差光學(xué)成像