可见光-短波红外-中波红外-长波红外四波段光学系统技术方案

本发明专利技术提供一种可见光‑短波红外‑中波红外‑长波红外四波段光学系统，解决现有单一波段设备所能探测到信息有限，不能满足更全面更精确目标探测需求的问题。该系统包括主反射镜、次反射镜、第一折轴镜、第一分光镜、红外聚焦镜组、第二分光镜、可见光通道分系统、短波红外通道分系统、中波红外通道分系统和长波红外通道分系统；次反射镜将经主反射镜反射的光束分为两路，分别为可见光‑短波红外和中波红外‑长波红外光束；可见光‑短波红外光束经第一折轴镜、第一分光镜后分为两路分别进入可见光通道分系统和短波红外通道分系统；中波红外‑长波红外光束经红外聚焦镜组、第二分光镜后分为两路，分别进入中波红外通道分系统和长波红外通道分系统。

【技术实现步骤摘要】
可见光-短波红外-中波红外-长波红外四波段光学系统
本专利技术涉及一种四波段光学系统，具体涉及一种可见光-短波红外-中波红外-长波红外四波段光学系统。
技术介绍
可见光光学系统能够接收到自身发光的物体或者被其他光线照射后向外反射光线的物体，其在夜间和微光条件下使用性能大打折扣甚至无法使用，另外易受环境干扰，在有雾或有遮挡时难以进行观测。红外光学系统接收的是目标自身的热辐射，不论白天还是黑夜或者环境可视条件恶劣的情况下，红外光学系统均能实现观测，相较于可见光光学系统，红外光学系统能够更加安全隐蔽的识别目标或被伪装的目标。随着目标伪装与隐身技术的不断进步，传统单一波段设备所能探测到的信息有限，已不能满足目标探测的需求。为了更全面、更精确的探测目标，迫切需要提供一种可见光与红外成像特性互补的多波段成像技术。
技术实现思路
为了解决现有单一波段设备所能探测到的信息有限，不能满足更全面、更精确目标探测需求的技术问题，本专利技术提供了一种可见光-短波红外-中波红外-长波红外四波段光学系统。为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案是：一种可见光-短波红外-中波红外-长波红外四波段光学系统，其特殊之处在于：包括主光学系统、第一折轴镜、第一分光镜、红外聚焦镜组、第二分光镜、可见光通道分系统、短波红外通道分系统、中波红外通道分系统和长波红外通道分系统；所述主光学系统包括主反射镜和次反射镜，次反射镜将经主反射镜反射的光束分为两路，分别为可见光-短波红外光束和中波红外-长波红外光束；可见光-短波红外光束经第一折轴镜折转、第一分光镜分光后分为两路，分别为可见光光束和短波红外光束，并分别进入可见光通道分系统和短波红外通道分系统；中波红外-长波红外光束经红外聚焦镜组聚焦、第二分光镜分光后分为两路，分别为中波红外光束和长波红外光束，并分别进入中波红外通道分系统和长波红外通道分系统。进一步地，所述主反射镜的面型为抛物面；所述次反射镜分光面的面型为双曲面，另一个面的面型为球面；所述次反射镜为反射可见光-短波红外光束、透射中波红外-长波红外光束的分光镜；所述第一分光镜为反射可见光光束、透射短波红外光束的平板式分光镜。进一步地，所述可见光通道分系统包括沿可见光光束传输方向依次设置的校正镜组、准直镜组、物镜组，物镜组包括可以互相切换的长焦物镜组和短焦物镜组；可见光光束依次经校正镜组校正、准直镜组准直后，进入长焦物镜组或短焦物镜组；所述校正镜组包括沿光路依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜，第一透镜为一个正光焦度双凸光学晶体透镜，第二透镜为一个负光焦度弯向像方的弯月重镧火石透镜，第三透镜为一个负光焦度弯向物方的弯月重火石透镜；所述准直镜组包括沿光路依次设置的第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜，第四透镜为一个负光焦度弯向物方的弯月轻火石透镜，第五透镜为一个正光焦度弯向物方的弯月重火石透镜，第六透镜为一个正光焦度双凸重冕透镜，第七透镜为一个负光焦度弯向像方的弯月轻冕透镜，第八透镜为一个负光焦度双凹火石透镜，第九透镜为一个正光焦度双凸光学晶体透镜，第十透镜为一个正光焦度弯向物方的重冕透镜；所述长焦物镜组包括沿光路依次设置的第十一透镜、第十二透镜、第十三透镜、第十四透镜、第十五透镜，第十一透镜为一个正光焦度双凸光学晶体透镜，第十二透镜为一个负光焦度弯向物方的弯月火石透镜，第十三透镜为一个负光焦度弯向物方的弯月重镧火石透镜，第十四透镜为一个正光焦度弯向物方的弯月重火石透镜，第十五透镜为一个负光焦度弯向物方的弯月重镧火石透镜；所述短焦物镜组包括沿光路依次设置的第十六透镜、第十七透镜、第十八透镜、第十九透镜、第二十透镜、第二十一透镜、第二十二透镜，第十六透镜为一个负光焦度弯向像方的弯月轻冕透镜，第十七透镜为一个正光焦度双凸光学晶体透镜，第十八透镜为一个负光焦度弯向物方的弯月轻冕透镜，第十九透镜为一个负光焦度弯向像方的弯月火石透镜，第二十透镜为一个正光焦度弯向像方的弯月重镧火石透镜，第二十一透镜为一个正光焦度双凸重镧火石透镜，第二十二透镜为一个负光焦度弯向物方的弯月火石透镜。进一步地，所述可见光通道分系统还包括设置在第五透镜和第六透镜之间的第二折轴镜、第九透镜和第十透镜之间的第三折轴镜。进一步地，所述短波红外通道分系统包括沿短波红外光束传输方向依次设置的平板和短波红外投影镜组；所述平板与光束呈45°夹角；所述短波红外投影镜组包括沿光路依次设置的第二十三透镜、第二十四透镜、第二十五透镜、第二十六透镜、第二十七透镜、第二十八透镜、第二十九透镜、第三十透镜；第二十三透镜为一个正光焦度双凸光学晶体透镜，第二十四透镜为一个负光焦度弯向物方的弯月石英透镜，第二十五透镜为一个负光焦度弯向像方的ZnSe透镜，第二十六透镜为一个负光焦度弯向像方的石英透镜，第二十七透镜为一个正光焦度双凸光学晶体透镜，第二十八透镜为一个正光焦度双凸光学晶体透镜，第二十九透镜为一个正光焦度弯向像方的弯月光学晶体透镜，第三十透镜为一个负光焦度弯向物方的弯月石英透镜。进一步地，所述平板为一个无光焦度的石英平板；所述短波红外通道分系统还包括设置在第一分光镜和平板之间的第四折轴镜、设置在第二十三透镜和第二十四透镜之间的第五折轴镜以及设置在第二十四透镜和第二十五透镜之间的第六折轴镜。进一步地，所述红外聚焦镜组包括沿中波红外-长波红外光束传输方向依次设置的第一红外透镜、第七折轴镜、第二红外透镜、第八折轴镜、第三红外透镜。进一步地，所述第二分光镜为反射中波红外光束、透射长波红外光束的平板式分光镜；所述中波红外通道分系统包括沿中波红外光束传输方向依次设置的第四红外透镜、第五红外透镜、第九折轴镜和中波红外投影镜组；所述中波红外投影镜组包括沿光路依次设置的第六红外透镜、第七红外透镜、第八红外透镜、第九红外透镜，第六红外透镜为一个负光焦度弯向物方的弯月硅透镜，第七红外透镜为一个正光焦度弯向像方的弯月硅透镜，第八红外透镜为一个负光焦度弯向像方的弯月锗透镜，第九红外透镜一个正光焦度双凸硅透镜。进一步地，所述长波红外通道分系统包括沿长波红外光束传输方向依次设置的第十红外透镜和长波红外投影镜组；所述长波红外投影镜组包括沿光路依次设置的第十一红外透镜、第十二红外透镜、第十三红外透镜，第十一红外透镜为一个正光焦度弯向物方的弯月锗透镜，第十二红外透镜为一个负光焦度弯向物方的弯月ZnSe透镜，第十三红外透镜一个正光焦度双凸锗透镜。进一步地，设透镜光线入射面为前表面，光线透射面为后表面；所述次反射镜的厚度为30mm，其前表面为双曲面，曲率半径为-657.83；后表面为球面，曲率半径为-1306.16；所述第一透镜的厚度为11mm，其前表面为球面，曲率半径为105.75；后表面为球面，曲率半径为-247.14；所述第二透镜的厚度为13.54mm，其前表面为球面，曲率半径为55.95；后表面为球面，曲率半径为3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可见光-短波红外-中波红外-长波红外四波段光学系统，其特征在于：包括主光学系统、第一折轴镜(01)、第一分光镜(02)、红外聚焦镜组、第二分光镜(011)、可见光通道分系统、短波红外通道分系统、中波红外通道分系统和长波红外通道分系统；/n所述主光学系统包括主反射镜(1)和次反射镜(2)，次反射镜(2)将经主反射镜(1)反射的光束分为两路，分别为可见光-短波红外光束和中波红外-长波红外光束；/n可见光-短波红外光束经第一折轴镜(01)折转、第一分光镜(02)分光后分为两路，分别为可见光光束和短波红外光束，并分别进入可见光通道分系统和短波红外通道分系统；/n中波红外-长波红外光束经红外聚焦镜组聚焦、第二分光镜(011)分光后分为两路，分别为中波红外光束和长波红外光束，并分别进入中波红外通道分系统和长波红外通道分系统。/n

【技术特征摘要】
1.一种可见光-短波红外-中波红外-长波红外四波段光学系统，其特征在于：包括主光学系统、第一折轴镜(01)、第一分光镜(02)、红外聚焦镜组、第二分光镜(011)、可见光通道分系统、短波红外通道分系统、中波红外通道分系统和长波红外通道分系统；
所述主光学系统包括主反射镜(1)和次反射镜(2)，次反射镜(2)将经主反射镜(1)反射的光束分为两路，分别为可见光-短波红外光束和中波红外-长波红外光束；
可见光-短波红外光束经第一折轴镜(01)折转、第一分光镜(02)分光后分为两路，分别为可见光光束和短波红外光束，并分别进入可见光通道分系统和短波红外通道分系统；
中波红外-长波红外光束经红外聚焦镜组聚焦、第二分光镜(011)分光后分为两路，分别为中波红外光束和长波红外光束，并分别进入中波红外通道分系统和长波红外通道分系统。


2.根据权利要求1所述可见光-短波红外-中波红外-长波红外四波段光学系统，其特征在于：所述主反射镜(1)的面型为抛物面；
所述次反射镜(2)分光面的面型为双曲面，另一个面的面型为球面；
所述次反射镜(2)为反射可见光-短波红外光束、透射中波红外-长波红外光束的分光镜；
所述第一分光镜(02)为反射可见光光束、透射短波红外光束的平板式分光镜。


3.根据权利要求2所述可见光-短波红外-中波红外-长波红外四波段光学系统，其特征在于：
所述可见光通道分系统包括沿可见光光束传输方向依次设置的校正镜组、准直镜组、物镜组，物镜组包括可以互相切换的长焦物镜组和短焦物镜组；可见光光束经校正镜组校正、准直镜组准直后，进入长焦物镜组或短焦物镜组；
所述校正镜组包括沿光路依次设置的第一透镜(3)、第二透镜(4)、第三透镜(5)，第一透镜(3)为一个正光焦度双凸光学晶体透镜，第二透镜(4)为一个负光焦度弯向像方的弯月重镧火石透镜，第三透镜(5)为一个负光焦度弯向物方的弯月重火石透镜；
所述准直镜组包括沿光路依次设置的第四透镜(6)、第五透镜(7)、第六透镜(8)、第七透镜(9)、第八透镜(10)、第九透镜(11)、第十透镜(12)，第四透镜(6)为一个负光焦度弯向物方的弯月轻火石透镜，第五透镜(7)为一个正光焦度弯向物方的弯月重火石透镜，第六透镜(8)为一个正光焦度双凸重冕透镜，第七透镜(9)为一个负光焦度弯向像方的弯月轻冕透镜，第八透镜(10)为一个负光焦度双凹火石透镜，第九透镜(11)为一个正光焦度双凸光学晶体透镜，第十透镜(12)为一个正光焦度弯向物方的重冕透镜；
所述长焦物镜组包括沿光路依次设置的第十一透镜(13)、第十二透镜(14)、第十三透镜(15)、第十四透镜(16)、第十五透镜(17)，第十一透镜(13)为一个正光焦度双凸光学晶体透镜，第十二透镜(14)为一个负光焦度弯向物方的弯月火石透镜，第十三透镜(15)为一个负光焦度弯向物方的弯月重镧火石透镜，第十四透镜(16)为一个正光焦度弯向物方的弯月重火石透镜，第十五透镜(17)为一个负光焦度弯向物方的弯月重镧火石透镜；
所述短焦物镜组包括沿光路依次设置的第十六透镜(18)、第十七透镜(19)、第十八透镜(20)、第十九透镜(21)、第二十透镜(22)、第二十一透镜(23)、第二十二透镜(24)，第十六透镜(18)为一个负光焦度弯向像方的弯月轻冕透镜，第十七透镜(19)为一个正光焦度双凸光学晶体透镜，第十八透镜(20)为一个负光焦度弯向物方的弯月轻冕透镜，第十九透镜(21)为一个负光焦度弯向像方的弯月火石透镜，第二十透镜(22)为一个正光焦度弯向像方的弯月重镧火石透镜，第二十一透镜(23)为一个正光焦度双凸重镧火石透镜，第二十二透镜(24)为一个负光焦度弯向物方的弯月火石透镜。


4.根据权利要求3所述可见光-短波红外-中波红外-长波红外四波段光学系统，其特征在于：所述可见光通道分系统还包括设置在第五透镜(7)和第六透镜(8)之间的第二折轴镜(03)、第九透镜(11)和第十透镜(12)之间的第三折轴镜(04)。


5.根据权利要求4所述可见光-短波红外-中波红外-长波红外四波段光学系统，其特征在于：所述短波红外通道分系统包括沿短波红外光束传输方向依次设置的平板(06)和短波红外投影镜组；
所述平板(06)与光束呈45°夹角；
所述短波红外投影镜组包括沿光路依次设置的第二十三透镜(25)、第二十四透镜(26)、第二十五透镜(27)、第二十六透镜(28)、第二十七透镜(29)、第二十八透镜(30)、第二十九透镜(31)、第三十透镜(32)；第二十三透镜(25)为一个正光焦度双凸光学晶体透镜，第二十四透镜(26)为一个负光焦度弯向物方的弯月石英透镜，第二十五透镜(27)为一个负光焦度弯向像方的ZnSe透镜，第二十六透镜(28)为一个负光焦度弯向像方的石英透镜，第二十七透镜(29)为一个正光焦度双凸光学晶体透镜，第二十八透镜(30)为一个正光焦度双凸光学晶体透镜，第二十九透镜(31)为一个正光焦度弯向像方的弯月光学晶体透镜，第三十透镜(32)为一个负光焦度弯向物方的弯月石英透镜。


6.根据权利要求5所述可见光-短波红外-中波红外-长波红外四波段光学系统，其特征在于：所述平板(06)为一个无光焦度的石英平板；
所述短波红外通道分系统还包括设置在第一分光镜(02)和平板(06)之间的第四折轴镜(05)、设置在第二十三透镜(25)和第二十四透镜(26)之间的第五折轴镜(07)以及设置在第二十四透镜(26)和第二十五透镜(27)之间的第六折轴镜(08)。


7.根据权利要求6所述可见光-短波红外-中波红外-长波红外四波段光学系统，其特征在于：所述红外聚焦镜组包括沿中波红外-长波红外光束传输方向依次设置的第一红外透镜(33)、第七折轴镜(09)、第二红外透镜(34)、第八折轴镜(010)、第三红外透镜(35)。


8.根据权利要求7所述可见光-短波红外-中波红外-长波红外四波段光学系统，其特征在于：所述第二分光镜(011)为反射中波红外光束、透射长波红外光束的平板式分光镜；
所述中波红外通道分系统包括沿中波红外光束传输方向依次设置的第四红外透镜(36)、第五红外透镜(37)、第九折轴镜(012)和中波红外投影镜组；
所述中波红外投影镜组包括沿光路依次设置的第六红外透镜(38)、第七红外透镜(39)、第八红外透镜(40)、第九红外透镜(41)，第六红外透镜(38)为一个负光焦度弯向物方的弯月硅透镜，第七红外透镜(39)为一个正光焦度弯向像方的弯月硅透镜，第八红外透镜(40)为一个负光焦度弯向像方的弯月锗透镜，第九红外透镜(41)一个正光焦度双凸硅透镜。


9.根据权利要求8所述可见光-短波红外-中波红外-长波红外四波段光学系统，其特征在于：所述长波红外通道分系统包括沿长波红外光束传输方向依次设置的第十红外透镜(42)和长波红外投影镜组；
所述长波红外投影镜组包括沿光路依次设置的第十一红外透镜(43)、第十二红外透镜(44)、第十三红外透镜(45)，第十一红外透镜(43)为一个正光焦度弯向物方的弯月锗透镜，第十二红外透镜(44)为一个负光焦度弯向物方的弯月ZnSe透镜，第十三红外透镜(45)一个正光焦度双凸锗透镜。


10.根据权利要求7所述可见光-短波红外-中波红外-长波红外四波段光学系统，其特征在于：设透镜光线入射面为前表面，光线透射面为后表面；
所述次反射镜(2)的厚度为30mm，其前表面为双曲面，曲率半径为-657.83；后表面为球面，曲率半径为-1306.16；
所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：段晶，刘凯，姜凯，邱鹏，吕涛，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61