CN114460727B - 一种长焦距、小型化中波制冷红外连续变焦光学*** - Google Patents

一种长焦距、小型化中波制冷红外连续变焦光学*** Download PDF

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Abstract

一种涉及光学***技术领域的长焦距、小型化中波制冷红外连续变焦光学***，包含从物方至像方依次设置的第一弯月形正透镜，第一弯月形负透镜，第二弯月形负透镜，双凸正透镜，第二弯月形正透镜，第三弯月形正透镜，第一平面反射镜，第二平面反射镜，第三弯月形负透镜，第四弯月形正透镜和红外探测器；所述第一弯月形正透镜，第一弯月形负透镜，第二弯月形负透镜，双凸正透镜，第二弯月形正透镜和第三弯月形正透镜同光轴设置；第一平面反射镜与光轴成45度，镜面朝向像方，第二平面反射镜与光轴成45度，镜面朝向像方；本发明实现了焦距为20mm～600mm、变倍比为30倍的大变倍比、长焦光学***，提高了***对远距离目标的探测、识别能力。

Description

一种长焦距、小型化中波制冷红外连续变焦光学***
技术领域
本发明涉及光学***技术领域，尤其是涉及一种长焦距、小型化中波制冷红外连续变焦光学***。
背景技术
随着技术的不断发展，要求光电***的探测、识别距离越来越远，此外，在红外预警等领域中对弱小目标的观测的需求也越来越大，这就需要光学***具有更长的焦距和更大口径；
连续变焦红外光学***在变焦过程中目标图像能够始终保持清晰，能够实现变焦范围内任意视场的变换；应用在机载光电吊舱时，***在连续变焦过程中不会丢失跟踪目标，而且能够根据场景和目标特征选择合适的工作视场，大大提高了人机功效；
当前，机载光电吊舱***集成度高，同装载光电传感器多，用于实现宽频谱、多波段目标探测；由于机载光电***的体积、重量受限，因此，红外热像仪及其他光电传感器的小型化设计至关重要；
申请号为201710547355.6的中国专利申请公开了一种大变倍比中波红外连续变焦镜头，该***变倍比为12倍，光学***长、体积大，在实际应用中难于满足小型化、轻量化的要求；
申请号为201810314997.6的中国专利申请公开了一种大相对孔径高变倍比红外连续变焦光学***，该***长焦端焦距为330mm，光学总长460mm，存在长焦端对远距离目标的分辨能力低、体积大的缺陷；
中国期刊《红外与激光工程》在2013年2月出版的第42卷第2期398～402页刊登了王海洋等发表的题为“大变倍比中波红外连续变焦光学***设计”的论文；文中介绍了一种采用采用三次成像技术的大变倍比中波红外连续变焦光学***；该***F数为4，可实现23～701mm连续变焦；该***采用10片透镜，***整体外形尺寸为345mm×176mm×224mm(长×宽×高)，存在光学透过率低、体积大的缺陷，难以在机载光电设备中应用；
中国期刊《红外与激光工程》在2013年10月出版的第42卷第10期2742～2747页刊登了陈津津等发表的题为“高清晰大变倍比中波红外连续变焦光学***设计”的论文；文中介绍了一种F数为4，变焦范围为15～550mm的中波红外连续变焦光学***，折叠后光学***尺寸为390mm×137.5mm×110mm(长×宽×高)，***的总长/焦距比约为0.7，存在体积大的缺陷，难以在对体积要求严苛的机载光电设备中应用；
中国期刊《红外与激光工程》在2017年11月出版的第46卷第11期1104002-1～1104002-5页刊登了曲锐等发表的题为“紧凑型大变倍比红外光学***设计”的论文；文中介绍了一种F数为4，变焦范围为6.5～455mm的大变倍比红外光学***设计，该***用10片透镜，总长300mm，***的总长/焦距比约为0.66，存在镜片数量多、光学透过率低、体积大的缺陷；此外，该***的补偿组由3片透镜组成，数量多、重量重，因此，对补偿组的驱动难度大。
发明内容
为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种长焦距、小型化中波制冷红外连续变焦光学***。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种长焦距、小型化中波制冷红外连续变焦光学***，包含从物方至像方依次设置的第一弯月形正透镜，第一弯月形负透镜，第二弯月形负透镜，双凸正透镜，第二弯月形正透镜，第三弯月形正透镜，第一平面反射镜，第二平面反射镜，第三弯月形负透镜，第四弯月形正透镜和红外探测器；所述第一弯月形正透镜，第一弯月形负透镜，第二弯月形负透镜，双凸正透镜，第二弯月形正透镜和第三弯月形正透镜同光轴设置；第三弯月形负透镜，第四弯月形正透镜和红外探测器同光轴设置；
第一平面反射镜与光轴成45度，镜面朝向像方，第二平面反射镜与光轴成45度，镜面朝向像方，第三弯月形正透镜出射光路由第一平面反射镜反射进入第二平面反射镜，由第二平面反射镜反射进入第四弯月形正透镜；第一弯月形正透镜、第一弯月形负透镜、第二弯月形负透镜均弯向第一平面反射镜设置；第二弯月形正透镜、第三弯月形正透镜、第三弯月形负透镜、第四弯月形正透镜均背向第一平面反射镜设置；
第二弯月形负透镜为变倍透镜，通过第二弯月形负透镜沿光轴移动实现焦距变化，双凸正透镜为第一补偿透镜，第二弯月形正透镜为第二补偿透镜，通过双凸正透镜、第二弯月形正透镜各自独立沿光轴移动来补偿由于变倍透镜移动所引起的像面离焦，从而实现变焦过程中的清晰成像。
优选的，出瞳处设有孔径光阑，与红外探测器的冷光阑重合。
优选的，一次像面位于第一平面反射镜与第二平面反射镜之间。
优选的，第一弯月形正透镜的光学材料采用单晶硅材料，第一弯月形负透镜的光学材料采用单晶锗材料，第二弯月形负透镜的光学材料采用单晶锗材料，双凸正透镜的光学材料采用硒化锌材料，第二弯月形正透镜的光学材料采用单晶锗材料，第三弯月形正透镜的光学材料采用单晶锗材料，第三弯月形负透镜的光学材料采用单晶锗材料，第四弯月形正透镜的光学材料采用单晶硅材料。
优选的，所述第一弯月形正透镜，第一弯月形负透镜，第二弯月形负透镜，双凸正透镜，第二弯月形正透镜，第三弯月形正透镜，第三弯月形负透镜，第四弯月形正透镜的焦距满足以下条件：
4.1f≤f1≤4.3f，-7.1f≤f2≤-6.8f，-0.90f≤f3≤-0.80f，2.0f≤f4≤2.2f，26.0f≤f5≤27.0f，26.0f≤f6≤27.0f，-13.0f≤f9≤-12.0f，0.9f≤f10≤1.0f；
其中，f为光学***短焦时的焦距；
f1为第一弯月形正透镜的有效焦距；
f2为第一弯月形负透镜的有效焦距；
f3为第二弯月形负透镜的有效焦距；
f4为双凸正透镜的有效焦距；
f5为第二弯月形正透镜的有效焦距；
f6为第三弯月形正透镜的有效焦距；
f9为第三弯月形负透镜的有效焦距；
f10为第四弯月形正透镜的有效焦距。
优选的，所述第一弯月形负透镜朝向第一平面反射镜一侧的表面S4、第二弯月形负透镜背向第一平面反射镜一侧的表面S5、第二弯月形正透镜朝向第一平面反射镜一侧的表面S10、第三弯月形正透镜朝向第一平面反射镜一侧的表面S12均采用偶次非球面，面型方程为：
Figure BDA0003487477920000041
其中，z为非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距离非球面顶点的距离矢高，c为曲率，c＝1/R，R表示透镜表面的曲率半径，r为透镜表面垂直光轴方向的径向坐标，k为透镜表面的二次曲线常数，A为透镜表面的四阶非球面系数、B为透镜表面的六阶非球面系数、C为透镜表面的八阶非球面系数。
优选的，第三弯月形负透镜背向第二平面反射镜一侧的表面S16采用衍射非球面，非球面和衍射面作用于同一透镜表面，在非球面基底上利用金刚石车削加工出连续浮雕结构形成衍射面，面型方程为：
Figure BDA0003487477920000042
其中，z为非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距离非球面顶点的距离矢高，c为曲率，c＝1/R，R表示透镜表面的曲率半径，r为透镜表面垂直光轴方向的径向坐标，k为透镜表面的二次曲线常数，A为透镜表面的四阶非球面系数、B为透镜表面的六阶非球面系数、C为透镜表面的八阶非球面系数；HOR为透镜表面的衍射级次，C1、C2、C3为透镜表面的衍射系数，n为透镜光学材料的折射率，n0为空气的折射率，λ0为光学***设计中心波长。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明公开的一种长焦距、小型化中波制冷红外连续变焦光学***，
1.采用三组元变焦方式，实现了20mm～600mm的30倍连续变焦光学***，该连续变焦光学***的整体外形尺寸为264.5mm×167mm×155mm(长×宽×高)，具有光学总长小，变倍比大的特点，适用于对光学***体积、重量都有严苛要求的机载光电吊舱***中；
2.该***变焦曲线平滑连续，不存在突变点，可有效避免***在变焦过程中出现卡滞现象；
3.采用二次成像***，在出瞳处设置光阑使光阑与制冷红外探测器的冷光阑重合，使得***实现冷光阑效率100％，不会造成光束切割，减少了能量损失，提高了***反应灵敏度。
附图说明
图1为本发明光学***焦距为600mm时的光路图；
图2为本发明光学***焦距为300mm时的光路图；
图3为本发明光学***焦距为20mm时的光路图；
图4为本发明光学***焦距为600mm时的传递函数图；
图5为本发明光学***焦距为300mm时的传递函数图；
图6为本发明光学***焦距为20mm时的传递函数图；
图7为本发明光学***焦距为600mm时的点列图；
图8为本发明光学***焦距为300mm时的点列图；
图9为本发明光学***焦距为20mm时的点列图；
图10为本发明光学***焦距为600mm时的场曲、畸变图；
图11为本发明光学***焦距为300mm时的场曲、畸变图；
图12为本发明光学***焦距为20mm时的场曲、畸变图；
图13为本发明光学***衍射元件相位周期与径向距离的关系示意图；
图14为本发明光学***的变焦曲线图；
图15为本发明的光学***各透镜的参数；
图16为S4、S5、S10、S12的非球面系数；
图17为S16的衍射非球面系数。
图中：1、第一弯月形正透镜；2、第一弯月形负透镜；3、第二弯月形负透镜；4、双凸正透镜；5、第二弯月形正透镜；6、第三弯月形正透镜；7、第一平面反射镜；8、第二平面反射镜；9、第三弯月形负透镜；10、第四弯月形正透镜；11、红外探测器。
具体实施方式
通过下面的实施例可以详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进，在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系，仅是与本申请的附图对应，为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位。
结合附图1～3，一种长焦距、小型化中波制冷红外连续变焦光学***，包含从物方至像方依次设置的第一弯月形正透镜1，第一弯月形负透镜2，第二弯月形负透镜3，双凸正透镜4，第二弯月形正透镜5，第三弯月形正透镜6，第一平面反射镜7，第二平面反射镜8，第三弯月形负透镜9，第四弯月形正透镜10和红外探测器11；所述第一弯月形正透镜1，第一弯月形负透镜2，第二弯月形负透镜3，双凸正透镜4，第二弯月形正透镜5和第三弯月形正透镜6同光轴设置；第三弯月形负透镜9，第四弯月形正透镜10和红外探测器11同光轴设置；根据需要，所述第一弯月形正透镜1，第一弯月形负透镜2，第二弯月形负透镜3，双凸正透镜4，第二弯月形正透镜5，第三弯月形正透镜6，第三弯月形负透镜9，第四弯月形正透镜10的焦距满足以下条件：
4.1f≤f1≤4.3f，-7.1f≤f2≤-6.8f，-0.90f≤f3≤-0.80f，2.0f≤f4≤2.2f，26.0f≤f5≤27.0f，26.0f≤f6≤27.0f，-13.0f≤f9≤-12.0f，0.9f≤f10≤1.0f；
其中，f为光学***短焦时的焦距；
f1为第一弯月形正透镜1的有效焦距；
f2为第一弯月形负透镜2的有效焦距；
f3为第二弯月形负透镜3的有效焦距；
f4为双凸正透镜4的有效焦距；
f5为第二弯月形正透镜5的有效焦距；
f6为第三弯月形正透镜6的有效焦距；
f9为第三弯月形负透镜9的有效焦距；
f10为第四弯月形正透镜10的有效焦距；
所述第一弯月形负透镜2朝向第一平面反射镜7一侧的表面S4、第二弯月形负透镜3背向第一平面反射镜7一侧的表面S5、第二弯月形正透镜5朝向第一平面反射镜7一侧的表面S10、第三弯月形正透镜6朝向第一平面反射镜7一侧的表面S12均采用偶次非球面，面型方程为：
Figure BDA0003487477920000071
其中，z为非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距离非球面顶点的距离矢高，c为曲率，c＝1/R，R表示透镜表面的曲率半径，r为透镜表面垂直光轴方向的径向坐标，k为透镜表面的二次曲线常数，A为透镜表面的四阶非球面系数、B为透镜表面的六阶非球面系数、C为透镜表面的八阶非球面系数；
第三弯月形负透镜9背向第二平面反射镜8一侧的表面S16采用衍射非球面，非球面和衍射面作用于同一透镜表面，在非球面基底上利用金刚石车削加工出连续浮雕结构形成衍射面，面型方程为：
Figure BDA0003487477920000072
其中，z为非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距离非球面顶点的距离矢高，c为曲率，c＝1/R，R表示透镜表面的曲率半径，r为透镜表面垂直光轴方向的径向坐标，k为透镜表面的二次曲线常数，A为透镜表面的四阶非球面系数、B为透镜表面的六阶非球面系数、C为透镜表面的八阶非球面系数；HOR为透镜表面的衍射级次，C1、C2、C3为透镜表面的衍射系数，n为透镜光学材料的折射率，n0为空气的折射率，λ0为光学***设计中心波长；
第一平面反射镜7与光轴成45度，镜面朝向像方，第二平面反射镜8与光轴成45度，镜面朝向像方，第三弯月形正透镜6出射光路由第一平面反射镜7反射进入第二平面反射镜8，由第二平面反射镜8反射进入第四弯月形正透镜10；第一平面反射镜7和第二平面反射镜8用于折转光路，将镜头中的光路折叠成“U”型，能够减小光路的纵向尺寸，保证***在较短的长度下也能够实现相应的功能；第一弯月形正透镜1、第一弯月形负透镜2、第二弯月形负透镜3均弯向第一平面反射镜7设置；第二弯月形正透镜5、第三弯月形正透镜6、第三弯月形负透镜9、第四弯月形正透镜10均背向第一平面反射镜7设置；根据需要，第一弯月形正透镜1的光学材料采用单晶硅材料，第一弯月形负透镜2的光学材料采用单晶锗材料，第二弯月形负透镜3的光学材料采用单晶锗材料，双凸正透镜4的光学材料采用硒化锌材料，第二弯月形正透镜5的光学材料采用单晶锗材料，第三弯月形正透镜6的光学材料采用单晶锗材料，第三弯月形负透镜9的光学材料采用单晶锗材料，第四弯月形正透镜10的光学材料采用单晶硅材料；
结合附图14，第二弯月形负透镜3为变倍透镜，通过第二弯月形负透镜3独立沿着光轴按照预定的轨迹运动来实现焦距变化，在由短焦20mm至长焦600mm的变化过程中第二弯月形负透镜3由左向右远离第一弯月形负透镜2，第二弯月形负透镜3的行程为64.84mm；双凸正透镜4为第一补偿透镜，第二弯月形正透镜5为第二补偿透镜，通过双凸正透镜4、第二弯月形正透镜5各自独立沿着光轴按照预定的轨迹运动来补偿由于变倍透镜移动所引起的像面离焦，从而实现变焦过程中的清晰成像，在由短焦20mm至长焦600mm的变化过程中双凸正透镜4由右至左靠近第一弯月形负透镜2，双凸正透镜4的行程为35mm，第二弯月形正透镜5先向左移动10mm之后改变方向向右移动15mm；一次像面位于第一平面反射镜7与第二平面反射镜8之间，在一次像面处设置视场光阑，可有效减少杂散光对***成像的影响，提高***的信噪比；出瞳处设有孔径光阑，孔径光阑与红外探测器的冷光阑重合，实现了100％冷光阑效率，减少了光束能量损失，提高了***灵敏度；当需要将本发明红外连续变焦光学***的焦距自长焦端调整至短焦端时，应使第二弯月形负透3镜朝向第一弯月形负透镜2移动，其作用是减小光学***的焦距，同时双凸正透镜4朝向第三弯月形正透镜6、第二弯月形正透镜5先朝向第一弯月形负透镜2移动，当双凸正透镜4与第二弯月形正透镜5之间的距离达到最近后，双凸正透镜4与第二弯月形正透镜5一起朝向第三弯月形正透镜6移动，其作用是补偿第二弯月形负透3移动所引起的像面移动；
在具体的光路传输中，由外界景物红外辐射所发出的光线经第一弯月形正透镜1会聚后到达第一弯月形负透镜2，经第一弯月形负透镜2发散后到达第二弯月形负透镜3，经第二弯月形负透镜3发散后到达双凸正透镜4，经双凸正透镜4会聚后到达第第二弯月形正透镜5，经第二弯月形正透镜5会聚后到达第三弯月形正透镜6，经第三弯月形正透镜6会聚后到达第一平面反射镜7，经第一平面反射镜7反射后到达第二平面反射镜8，经第二平面反射镜8反射后到达第三弯月形负透镜9，经第三弯月形负透镜9发散后到达第四弯月形正透镜10，经第四弯月形正透镜10会聚后成像在红外探测器11。
实施例一：
本发明光学***的技术指标为：
适配探测器：640×512，15μm中波制冷焦平面探测器；
工作波段：3.7μm～4.8μm；
相对孔径：1:4；
焦距：20mm～600mm；
视场：27.0°×21.7°～0.9°×0.7°；
如图15所示，光学***在焦距为20mm～600mm时各个透镜的详细数据(其包含各透镜的面型、曲率半径、厚度、口径、材料。其中，透镜的曲率半径、厚度、口径的单位为mm，球面及非球面的曲率半径指的是透镜表面与光轴交点处的曲率半径)；
如图16所示，第一弯月形负透镜2朝向第一平面反射镜7一侧的表面S4、第二弯月形负透镜3背向第一平面反射镜7一侧的表面S5、第二弯月形正透镜5朝向第一平面反射镜7一侧的表面S10、第三弯月形正透镜6朝向第一平面反射镜7一侧的表面S12的非球面系数(表中采用科学计数法表示，例如-1.686057e-009表示-1.686057×10-9)；
如图17所示，第三弯月形负透镜9背向第二平面反射镜8一侧的表面S16的衍射非球面系数；
经过光学设计软件仿真，如图4、图5、图6所示，在空间频率为33lp/mm时，学***焦距为600mm、300mm、20mm状态下的传递函数均大于0.2；
如图7、图8、图9所示，学***焦距为600mm、300mm、20mm状态下的点列图，在各焦距状态下的弥散斑RMS值均与探测器像元尺寸相当；
如图10、图11、图12所示，光学***在焦距为600mm、300mm状态下的畸变小于3％，在20mm状态下畸变小于5％，满足应用要求；
如图13所示，为该连续变焦光学***衍射元件相位周期与径向距离的关系示意图；
如图14所示，为该连续变焦光学***的变焦曲线图，由图可见，该***的变焦曲线平滑连续，不存在突变点，可有效避免***在变焦过程中出现卡滞现象。
本发明未详述部分为现有技术，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种长焦距、小型化中波制冷红外连续变焦光学***，其特征是：包含从物方至像方依次设置的第一弯月形正透镜(1)，第一弯月形负透镜(2)，第二弯月形负透镜(3)，双凸正透镜(4)，第二弯月形正透镜(5)，第三弯月形正透镜(6)，第一平面反射镜(7)，第二平面反射镜(8)，第三弯月形负透镜(9)，第四弯月形正透镜(10)和红外探测器(11)，具有光焦度的透镜总数为8片；所述第一弯月形正透镜(1)，第一弯月形负透镜(2)，第二弯月形负透镜(3)，双凸正透镜(4)，第二弯月形正透镜(5)和第三弯月形正透镜(6)同光轴设置；第三弯月形负透镜(9)，第四弯月形正透镜(10)和红外探测器(11)同光轴设置；
第一平面反射镜(7)与光轴成45度，镜面朝向像方，第二平面反射镜(8)与光轴成45度，镜面朝向像方，第三弯月形正透镜(6)出射光路由第一平面反射镜(7)反射进入第二平面反射镜(8)，由第二平面反射镜(8)反射进入第四弯月形正透镜(10)；第一弯月形正透镜(1)、第一弯月形负透镜(2)、第二弯月形负透镜(3)均弯向第一平面反射镜(7)设置；第二弯月形正透镜(5)、第三弯月形正透镜(6)、第三弯月形负透镜(9)、第四弯月形正透镜(10)均背向第一平面反射镜(7)设置；
第二弯月形负透镜(3)为变倍透镜，通过第二弯月形负透镜(3)沿着光轴移动来实现焦距变化，双凸正透镜(4)为第一补偿透镜，第二弯月形正透镜(5)为第二补偿透镜，通过双凸正透镜(4)、第二弯月形正透镜(5)各自独立沿着光轴移动来补偿由于变倍透镜移动所引起的像面离焦，从而实现变焦过程中的清晰成像。
2.如权利要求1所述的长焦距、小型化中波制冷红外连续变焦光学***，其特征是：出瞳处设有孔径光阑，孔径光阑与红外探测器的冷光阑重合。
3.如权利要求1所述的长焦距、小型化中波制冷红外连续变焦光学***，其特征是：一次像面位于第一平面反射镜(7)与第二平面反射镜(8)之间。
4.如权利要求1所述的长焦距、小型化中波制冷红外连续变焦光学***，其特征是：第一弯月形正透镜(1)的光学材料采用单晶硅材料，第一弯月形负透镜(2)的光学材料采用单晶锗材料，第二弯月形负透镜(3)的光学材料采用单晶锗材料，双凸正透镜(4)的光学材料采用硒化锌材料，第二弯月形正透镜(5)的光学材料采用单晶锗材料，第三弯月形正透镜(6)的光学材料采用单晶锗材料，第三弯月形负透镜(9)的光学材料采用单晶锗材料，第四弯月形正透镜(10)的光学材料采用单晶硅材料。
5.如权利要求1所述的长焦距、小型化中波制冷红外连续变焦光学***，其特征是：所述第一弯月形正透镜(1)，第一弯月形负透镜(2)，第二弯月形负透镜(3)，双凸正透镜(4)，第二弯月形正透镜(5)，第三弯月形正透镜(6)，第三弯月形负透镜(9)，第四弯月形正透镜(10)的焦距满足以下条件：
4.1f≤f1≤4.3f，-7.1f≤f2≤-6.8f，-0.90f≤f3≤-0.80f，2.0f≤f4≤2.2f，26.0f≤f5≤27.0f，26.0f≤f6≤27.0f，-13.0f≤f9≤-12.0f，0.9f≤f10≤1.0f；
其中，f为光学***短焦时的焦距；
f1为第一弯月形正透镜(1)的有效焦距；
f2为第一弯月形负透镜(2)的有效焦距；
f3为第二弯月形负透镜(3)的有效焦距；
f4为双凸正透镜(4)的有效焦距；
f5为第二弯月形正透镜(5)的有效焦距；
f6为第三弯月形正透镜(6)的有效焦距；
f9为第三弯月形负透镜(9)的有效焦距；
f10为第四弯月形正透镜(10)的有效焦距。
6.如权利要求1所述的长焦距、小型化中波制冷红外连续变焦光学***，其特征是：所述第一弯月形负透镜(2)朝向第一平面反射镜(7)一侧的表面S4、第二弯月形负透镜(3)背向第一平面反射镜(7)一侧的表面S5、第二弯月形正透镜(5)朝向第一平面反射镜(7)一侧的表面S10、第三弯月形正透镜(6)朝向第一平面反射镜(7)一侧的表面S12均采用偶次非球面，面型方程为：
Figure FDA0004203566700000031
其中，z为非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距离非球面顶点的距离矢高，c为曲率，c＝1/R，R表示透镜表面的曲率半径，r为透镜表面垂直光轴方向的径向坐标，k为透镜表面的二次曲线常数，A为透镜表面的四阶非球面系数、B为透镜表面的六阶非球面系数、C为透镜表面的八阶非球面系数。
7.如权利要求1所述的长焦距、小型化中波制冷红外连续变焦光学***，其特征是：第三弯月形负透镜(9)背向第二平面反射镜(8)一侧的表面S16采用衍射非球面，非球面和衍射面作用于同一透镜表面，在非球面基底上利用金刚石车削加工出连续浮雕结构形成衍射面，面型方程为：
Figure FDA0004203566700000032
其中，z为非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距离非球面顶点的距离矢高，c为曲率，c＝1/R，R表示透镜表面的曲率半径，r为透镜表面垂直光轴方向的径向坐标，k为透镜表面的二次曲线常数，A为透镜表面的四阶非球面系数、B为透镜表面的六阶非球面系数、C为透镜表面的八阶非球面系数；HOR为透镜表面的衍射级次，C1、C2、C3为透镜表面的衍射系数，n为透镜光学材料的折射率，n0为空气的折射率，λ0为光学***设计中心波长。
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