一种可见光-中波红外双波段共孔径光学系统技术方案

本发明专利技术提供了一种可见光‑中波红外双波段共孔径光学系统，解决现有双波段成像系统整体体积大、重量重的问题。该系统包括主反射镜、分光元件、可见光分系统和中波红外分系统；目标光线经主反射镜反射至分光元件，分光元件用于将光线分束为两路，分别进入可见光分系统和中波红外分系统；可见光分系统包括沿光路依次设的第一折轴反射镜、第二折轴反射镜、一次像校正镜组、准直镜组和物镜组；中波红外分系统包括沿光路依次设的中波红外校正镜组、第四折轴反射镜和投影镜组。通过共用主反射镜，次反射镜分光的方式将可见光分系统与中波红外分系统分为两路，各自独立同步成像，该双波段镜头具有较高的成像质量，完全满足系统对目标探测与成像的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种可见光-中波红外双波段共孔径光学系统
本专利技术涉及多波段光电成像技术，具体涉及一种适合地面靶场远距离多谱段捕获跟踪测量的可见光-中波红外双波段共孔径光学系统。
技术介绍
随着光电技术的不断发展，靶场测量任务的指标需求也越来越高，轻量化、通用化、模块化、高分辨率、全天时工作等成为发展方向。为了实现高分辨率、全天时工作的特点，通常设计两个独立满足特定波段的成像系统，虽然可以满足测量任务的指标需要，但势必会导致系统体积大、重量重的缺点，特别是对远距离成像应用的中大口径光学成像系统。另外，可见光系统虽然可以实现高分辨成像，但其主要依靠反射太阳光进行成像，易受天气和环境的影响，而红外系统主要探测目标的自身热辐射，可全天时工作，且受天气影响较小。因此迫切需要设计一种可见光与红外双波段共孔径成像系统。
技术实现思路
为了解决现有双波段成像系统，由于两个波段为独立的系统，导致整体成像系统体积大、重量重的技术问题，本专利技术提供了一种可见光-中波红外双波段共孔径光学系统。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-中波红外双波段共孔径光学系统，其特殊之处在于：包括主反射镜、分光元件、可见光分系统和中波红外分系统；目标光线经主反射镜反射至分光元件，分光元件用于将光线分束为两路，分别为可见光光束和中波红外光束，并分别进入可见光分系统和中波红外分系统；所述可见光分系统包括沿光路依次设置的第一折轴反射镜、第二折轴反射镜、一次像校正镜组、准直镜组和物镜组，可见光光束经第一折轴反射镜反射、第二折轴反射镜反射、一次像校正镜组校正、准直镜组准直后进入物镜组；所述中波红外分系统包括沿光路依次设置的中波红外校正镜组、第四折轴反射镜和投影镜组；中波红外光束经中波红外校正镜组校正、第四折轴反射镜反射后进入投影镜组。进一步地，所述可见光分系统位于分光元件的反射光路中，中波红外分系统位于分光元件的透射光路中；所述物镜组包括可以互相切换的短焦物镜组和长焦物镜组；经过准直镜组准直后的光束进入短焦物镜组或长焦物镜组。进一步地，所述一次像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弯向物方的弯月透镜，第二透镜为一个负光焦度弯向物方的弯月透镜，第三透镜为一个正光焦度弯向像方的弯月透镜；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，第四透镜为一个正光焦度双凸透镜，第五透镜为一个正光焦度双凸透镜，第六透镜为一个负光焦度双凹透镜，第七透镜为一个正光焦度双凸透镜，第八透镜为一个负光焦度双凹透镜，第九透镜为一个正光焦度双凸透镜，第十透镜为一个正光焦度弯向物方的弯月透镜；所述短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、第十六透镜、第十七透镜，第十一透镜为一个正光焦度弯向像方的弯月透镜，第十二透镜为一个负光焦度弯向物方的弯月透镜，第十三透镜为一个负光焦度双凹透镜，第十四透镜为一个正光焦度双凸透镜，第十五透镜为一个正光焦度双凸透镜，第十六透镜为一个负光焦度弯向像方透镜，第十七透镜为一个负光焦度弯向物方的弯月透镜；所述长焦物镜组包括沿光路依次设置的第十八透镜、第十九透镜、第二十透镜、第二十一透镜、第二十二透镜，第十八透镜为一个正光焦度双凸透镜，第十九透镜为一个负光焦度弯向物方的弯月透镜，第二十透镜为一个负光焦度弯向物方的弯月透镜，第二十一透镜为一个正光焦度弯向物方的弯月透镜，第二十二透镜一个负光焦度弯向物方的弯月透镜。进一步地，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、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、第二十二透镜的材料分别为镧火石玻璃、重火石玻璃、镧冕玻璃、重冕玻璃、重火石玻璃、火石玻璃、光学晶体、重火石玻璃、重冕玻璃、重火石玻璃、重冕玻璃、重冕玻璃、重火石玻璃、光学晶体、重冕玻璃、重火玻璃石、重冕玻璃、光学晶体、重火石玻璃、重冕玻璃、重火石玻璃、重冕玻璃。进一步地，所述分光元件为一个具有正光焦度弯向物方的弯月锗透镜。进一步地，所述中波红外校正镜组包括沿光路依次设置的第二十三透镜和第二十四透镜，第二十三透镜为一个负光焦度弯向像方的弯月硅透镜，第二十四透镜为一个正光焦度弯向物方的弯月硅透镜。进一步地，所述中波红外分系统还包括设置在第二十三透镜和第二十四透镜之间的第三折轴反射镜。进一步地，所述投影镜组包括沿光路依次设置的第二十五透镜、第二十六透镜、第二十七透镜、第二十八透镜，第二十五透镜为一个正光焦度弯向物方的弯月硅透镜，第二十六透镜为一个正光焦度弯向像方的弯月硅透镜，第二十七透镜为一个负光焦度弯向像方的弯月锗透镜，第二十八透镜为一个正光焦度平凸硅透镜。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；所述第一透镜的厚度为15.55mm，其前表面为球面，曲率半径为-1329.044；后表面为球面，曲率半径为-149.916；所述第二透镜的厚度为10.00mm，其前表面为球面，曲率半径为-109.0417；后表面为球面，曲率半径为-513.107；所述第三透镜的厚度为29.61mm，其前表面为球面，曲率半径为72.515；后表面为球面，曲率半径为61.094；所述第四透镜的厚度为20.00mm，其前表面为球面，曲率半径为113.179；后表面为球面，曲率半径为-1019.202；所述第五透镜的厚度为20.00mm，其前表面为球面，曲率半径为87.77；后表面为球面，曲率半径为-696.063；所述第六透镜的厚度为10.00mm，其前表面为球面，曲率半径为-67.794；后表面为球面，曲率半径为32.833；所述第七透镜的厚度为21.33mm，其前表面为球面，曲率半径为84.952；后表面为球面，曲率半径为-37.957；所述第八透镜的厚度为20.00mm，其前表面为球面，曲率半径为-47.748；后表面为球面，曲率半径为191.579；所述第九透镜的厚度为14.13mm，其前表面为球面，曲率半径为299.442；后表面为球面，曲率半径为-117.633；所述第十透镜的厚度为12.62mm，其前表面为球面，曲率半径为-200.001；后表面为球面，曲率半径为-71.786；所述第十一透镜的厚度为9.26mm，其前表面为球面，曲率半径为53.991；后表面为球面，曲率半径为70.145；所述第十二透镜的厚度为12.00mm，其前表面为球面，曲率半径为-33.08；后表面为球面，曲率半径为-41.899；所述第十三透镜的厚度为7.00mm，其前表面为球面，曲率半径为-5088.4；后表面为球面，曲率半径为100.148；所述第十四透镜的厚度为13.00mm，其前表面为球本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可见光-中波红外双波段共孔径光学系统，其特征在于：包括主反射镜(01)、分光元件(02)、可见光分系统和中波红外分系统；/n目标光线经主反射镜(01)反射至分光元件(02)，分光元件(02)用于将光线分束为两路，分别为可见光光束和中波红外光束，并分别进入可见光分系统和中波红外分系统；/n所述可见光分系统包括沿光路依次设置的第一折轴反射镜(03)、第二折轴反射镜(04)、一次像校正镜组(05)、准直镜组(06)和物镜组，可见光光束经第一折轴反射镜(03)反射、第二折轴反射镜(04)反射、一次像校正镜组(05)校正、准直镜组(06)准直后进入物镜组；/n所述中波红外分系统包括沿光路依次设置的中波红外校正镜组(09)、第四折轴反射镜(011)和投影镜组(013)；中波红外光束经中波红外校正镜组(09)校正、第四折轴反射镜(011)反射后进入投影镜组(013)。/n

【技术特征摘要】
1.一种可见光-中波红外双波段共孔径光学系统，其特征在于：包括主反射镜(01)、分光元件(02)、可见光分系统和中波红外分系统；
目标光线经主反射镜(01)反射至分光元件(02)，分光元件(02)用于将光线分束为两路，分别为可见光光束和中波红外光束，并分别进入可见光分系统和中波红外分系统；
所述可见光分系统包括沿光路依次设置的第一折轴反射镜(03)、第二折轴反射镜(04)、一次像校正镜组(05)、准直镜组(06)和物镜组，可见光光束经第一折轴反射镜(03)反射、第二折轴反射镜(04)反射、一次像校正镜组(05)校正、准直镜组(06)准直后进入物镜组；
所述中波红外分系统包括沿光路依次设置的中波红外校正镜组(09)、第四折轴反射镜(011)和投影镜组(013)；中波红外光束经中波红外校正镜组(09)校正、第四折轴反射镜(011)反射后进入投影镜组(013)。


2.根据权利要求1所述可见光-中波红外双波段共孔径光学系统，其特征在于：所述可见光分系统位于分光元件(02)的反射光路中，中波红外分系统位于分光元件(02)的透射光路中；
所述物镜组包括可以互相切换的短焦物镜组(07)和长焦物镜组(08)；经过准直镜组(06)准直后的光束进入短焦物镜组(07)或长焦物镜组(08)。


3.根据权利要求2所述可见光-中波红外双波段共孔径光学系统，其特征在于：所述一次像校正镜组(05)包括沿光路依次设置的第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)，第一透镜(1)为一个正光焦度弯向物方的弯月透镜，第二透镜(2)为一个负光焦度弯向物方的弯月透镜，第三透镜(3)为一个正光焦度弯向像方的弯月透镜；
所述准直镜组(06)包括沿光路依次设置的第四透镜(4)、第五透镜(5)、第六透镜(6)、第七透镜(7)、第八透镜(8)、第九透镜(9)、第十透镜(10)，第四透镜(4)为一个正光焦度双凸透镜，第五透镜(5)为一个正光焦度双凸透镜，第六透镜(6)为一个负光焦度双凹透镜，第七透镜(7)为一个正光焦度双凸透镜，第八透镜(8)为一个负光焦度双凹透镜，第九透镜(9)为一个正光焦度双凸透镜，第十透镜(10)为一个正光焦度弯向物方的弯月透镜；
所述短焦物镜组(07)包括沿光路依次设置的第十一透镜(11)、第十二透镜(12)、第十三透镜(13)、第十四透镜(14)、第十五透镜(15)、第十六透镜(16)、第十七透镜(17)，第十一透镜(11)为一个正光焦度弯向像方的弯月透镜，第十二透镜(12)为一个负光焦度弯向物方的弯月透镜，第十三透镜(13)为一个负光焦度双凹透镜，第十四透镜(14)为一个正光焦度双凸透镜，第十五透镜(15)为一个正光焦度双凸透镜，第十六透镜(16)为一个负光焦度弯向像方透镜，第十七透镜(17)为一个负光焦度弯向物方的弯月透镜；
所述长焦物镜组(08)包括沿光路依次设置的第十八透镜(18)、第十九透镜(19)、第二十透镜(20)、第二十一透镜(21)、第二十二透镜(22)，第十八透镜(18)为一个正光焦度双凸透镜，第十九透镜(19)为一个负光焦度弯向物方的弯月透镜，第二十透镜(20)为一个负光焦度弯向物方的弯月透镜，第二十一透镜(21)为一个正光焦度弯向物方的弯月透镜，第二十二透镜(22)为一个负光焦度弯向物方的弯月透镜。


4.根据权利要求3所述可见光-中波红外双波段共孔径光学系统，其特征在于：所述第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、第四透镜(4)、第五透镜(5)、第六透镜(6)、第七透镜(7)、第八透镜(8)、第九透镜(9)、第十透镜(10)、第十一透镜(11)、第十二透镜(12)、第十三透镜(13)、第十四透镜(14)、第十五透镜(15)、第十六透镜(16)、第十七透镜(17)、第十八透镜(18)、第十九透镜(19)、第二十透镜(20)、第二十一透镜(21)、第二十二透镜(22)的材料分别为镧火石玻璃、重火石玻璃、镧冕玻璃、重冕玻璃、重火石玻璃、火石玻璃、光学晶体、重火石玻璃、重冕玻璃、重火石玻璃、重冕玻璃、重冕玻璃、重火石玻璃、光学晶体、重冕玻璃、重火石玻璃、重冕玻璃、光学晶体、重火石玻璃、重冕玻璃、重火石玻璃、重冕玻璃。


5.根据权利要求4所述可见光-中波红外双波段共孔径光学系统，其特征在于：所述分光元件(02)为一个具有正光焦度弯向物方的弯月锗透镜。


6.根据权利要求5所述可见光-中波红外双波段共孔径光学系统，其特征在于：所述中波红外校正镜组(09)包括沿光路依次设置的第二十三透镜(23)和第二十四透镜(24)，第二十三透镜(23)为一个负光焦度弯向像方弯月硅透镜，第二十四透镜(24)为一个正光焦度弯向物方弯月硅透镜。


7.根据权利要求6所述可见光-中波红外双波段共孔径光学系统，其特征在于：所述中波红外分系统还包括设置在第二十三透镜(23)和第二十四透镜(24)之间的第三折轴反射镜(010)。


8.根据权利要求6或7所述可见光-中波红外双波段共孔径光学系统，其特征在于：所述投影镜组(013)包括沿光路依次设置的第二十五透镜(25)、第二十六透镜(26)、第二十七透镜(27)、第二十八透镜(28)，第二十五透镜(25)为一个正光焦度弯向物方的弯月硅透镜，第二十六透镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘凯，高昕，段晶，刘锋，姜凯，闫佩佩，单秋莎，
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