双视场像旋转无热化超紧凑的红外无焦镜头

廖小军,段 媛,贺祥清,张灏烨,郑永超

(1.四川九洲电器集团有限责任公司,四川 绵阳 621000;2.北京空间机电研究所,北京 100094)

1 引 言

只要温度高于绝对零度,一切物体都会向所在空间辐射红外光能。红外探测正是通过收集红外辐射而实现的,已成为实现全天时目标探测的重要手段。红外探测系统主要由镜头、探测器和信号处理三个部分组成。近年来,红外探测系统出现了大口径、高清晰、高帧频、自动检测识别和推理、复杂光机功能、更高紧凑度和模块化等发展趋势。这对红外镜头的研制提出了更为严苛的要求。

红外无焦镜头作为模块化探测系统的一个核心组成,一直是国内外研究和研制的重点。为适应不同系统应用的需求,Iain A.Neil[1]将变倍红外无焦镜头划分为变倍物镜和补偿镜/目镜两个子系统,通过互换补偿镜/目镜子系统以适应不同的后端相机；研究了使用变倍镜头实现多个倍率步进式双视场的技术。顿雄等[2]探讨了切换式双视场光学系统的被动无热化设计理论,使用锗、硒化锌、硫化锌三种材料、4个非球面和1个衍射面、共10片透镜,设计了宽窄视场入瞳直径分别为65/150 mm、4片透镜横向切入为宽视场、-55 ℃～+70 ℃温度范围光学被动无热化、总长度≤350 mm的长波红外无焦镜头。Allan[3]对各类公开报道的红外镜头进行了较全面的分析评述。

综合国内外同行的研究情况可以看到,折射式红外镜头的入瞳直径通常在150 mm以内,主要是受孔径边缘光线高阶像差的限制；双视场多采用围绕横向机械轴旋转的切换式[2,4]或轴向移动的步进式[5-6],或者两者的组合[7],轴向尺寸较大；……