相机光学系统及用于该系统的复合棱镜技术方案

本实用新型专利技术揭示了一种相机光学系统，包括主反射镜、次反射镜、像差校正透镜组、复合棱镜、分束面、第一探测器、第二探测器，所述分束面设置于所述复合棱镜内；所述分束面把复合棱镜分为棱镜的第一部分及第二部分，光束经第一部分的一面反射后，经分束面分为两束；其中一束经分束面反射后射出，另外一束经分束面折射后，经第二部分的一面反射后射出。本实用新型专利技术通过两次反射压缩光路，与通常的分光方式相比，有效增加反射次数；两个光路的光程相等，可以互换；探测器可以放在入射光束的两侧，有利于压缩系统筒长，充分利用主镜体后的空间。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种光学系统，尤其涉及一种相机光学系统，另外，本技术还涉及 该相机光学系统的复合棱镜。
技术介绍
现有相机光学系统所采用的棱镜分光方式通常如图1、图2所示。图1中，分光面5'位 于棱镜截面40'中。光束从左至右传播，'从空气介质进入棱镜，在分光面5'处以反射和透 射方式分束。反射光束向下传出；透射光束直接传出。图2为五角棱镜分三束光的情形，分 别为右路、上路及下路；右路光束仅经五角棱镜的右侧面401折射后传出，上路光束经右侧 面401反射后传出，下路光束经过两次反射(右侧面401、上侧面402)再经下侧面403折射 出。上述两种分光方式的主要缺点在于利用反射面的次数少，光路压縮效果不明显。图1 中的水平光路没有发生反射，探测器必须放在右端；图2中的右路光束未经反射，上路光束 也仅仅反射了一次，而且三束光线光程差别明显，不利于像差控制和光路设计，光路压縮效 果不明显。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种可以有效压縮光路效果的相机光学系统。 另外，本技术还提供了一种用于上述相机光学系统的复合棱镜。 为解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案一种相机光学系统，包括主反射镜、次反射镜、像差校正透镜组、复合棱镜、分束面、 第一探测器、第二探测器，所述分束面设置于所述复合棱镜内；所述分束面把复合棱镜分为 棱镜的第一部分及第二部分，光束经所述第一部分的一面反射、再经所述分束面折射后，经 所述第二部分的一面反射后射出。作为本技术的一种优选方案，所述第一部分垂直于所述分束面的截面呈五边形，所 述第二部分垂直于所述分束面的截面呈三角形。作为本技术的一种优选方案，所述第一部分为五角棱镜，所述第二部分为三角等腰 棱镜。 作为本技术的一种优选方案，所述三角等腰棱镜为顶角为45。的三角等腰棱镜。 作为本技术的一种优选方案，所述光束经所述第一部分的一面反射后，经所述分束面分为两束；其中一束经所述分束面反射后射出，另外一束经所述分束面折射后，经第二部分的一面反射后射出。作为本技术的一种优选方案，所述第一探测器为波段为0.65 0.9//附的探测器，第二探测器为波段0.4 0.65/^的揮测器。作为本技术的一种优选方案，所述主反射镜、次反射镜、像差校正透镜组、复合棱 镜的材料为石英光学玻璃。作为本技术的一种优选方案，所述相机光学系统的工作波长为0.27-2.8微米。一种复合棱镜，用于相机光学系统中，该相机光学系统包括一分束面，所述分束面设置 于所述复合棱镜内；所述分束面把复合棱镜分为棱镜的第一部分及第二部分，光束经所述第 一部分的一面反射、再经所述分束面折射后，经所述第二部分的一面反射。作为本技术的一种优选方案，所述第一部分垂直于所述分束面的截面呈三角形，所述第二部分垂直于所述分束面的截面呈五边形。作为本技术的一种优选方案，所述第一部分为顶角为45°的三角等腰棱镜，所述第二部分为五角棱镜。作为本技术的一种优选方案，所述光束经所述第一部分的一面反射后，经所述分束 面反射。本技术的有益效果在于本技术通过两次反射压縮光路，与通常的分光方式相 比，有效瑙加反射次数；两个光路的光程相等，可以互换；探测器可以放在入射光束的两侧， 有利于压縮系统筒长，充分利用主镜体后的空间。附图说明图1为现有技术复合棱镜的结构示意图。图2为现有技术复合棱镜的结构示意图。图3为本技术相机光学系统的结构示意图。图4为本技术复合棱镜的结构示意图。具体实施方式以下结合附图详细说明本技术的优选实施例。请参阅图3、图4，本技术揭示了一种相机光学系统，包括主反射镜2、次反射镜l、 像差校正透镜组3、复合棱镜4、分束面5、第一探测器6、第二探测器7，所述分束面5设置 于所述复合棱镜4内；所述分束面5把复合棱镜4分为棱镜的第一部分41及第二部分42。如图4所示，所述光束经所述第一部分41的一面反射后，经所述分束面5分为两束；其 中一束经所述分束面反射后向下射出，另外一束经所述分束面折射后，经所述第二部分42的 一面反射后射出。上述两束光均经过两次反射而且光程相等。本实施例中，所述第一部分为五角棱镜，所述第二部分为顶角为45°的三角等腰棱镜。所述第一探测器6为波段为0.65 0.9//w的探测器，第二探测器7为波段0.4 0.65//附的探测器。第一探测器6、第二探测器7均为CCD像面。另外，所述主反射镜、次反射镜、像差校正透镜组、复合棱镜的材料为石英光学玻璃。 由此，所述相机光学系统的工作波长可以为0.27-2.8微米。本技术通过两次反射压縮光路，与通常的分光方式相比，有效增加反射次数；两个 光路的光程相等，可以互换；探测器可以放在入射光束的两侧，有利于压縮系统筒长，充分 利用主镜体后的空间。具体效果如下 (一)光学系统的成像质量A. 对于O. 4 0. 65//w波段球差和像散的像差曲线都在1倍焦深(^"'2 )之内，弥散圆3Mm左右，能量集中度在27Mm 的圆内集中90.6 %的能量，在301p/咖空间频率时，MTF (调制传递函数)值为0.72。B. 对于0.65 0.9/yw波段球差和像散的像差曲线都在1倍焦深(^"'2 )之内，弥散圆小于4陶，能量集中度在27刚 的圆内集中84%的能量，在301p/画空间频率时，MTF值为0.61。 两个波段的光学设计结果都接近于衍射极限。(三) 调焦像差校正透镜具有负的光焦度，可实现对两个波段的CCD相机同时调焦。通过计算分析， 对于O. 4 0. 65um与0. 65 0. 9um两个波段，负组透镜移动量AL为土O. 6, (1.2mm)时， 焦面移动量AL'为土O. 5mm (l.Omm)，不存在对成像质量的显著影响。(四) 抗辐射主反射镜采用U-2光学玻璃(用于反射镜的石英光学玻璃)，次反射镜、像差校正透镜 组、复合棱镜都釆用石英光学玻璃，这样可以达到抗辐射的目的，并且具有低的热膨胀形变。 (五)消杂光在主和次反射镜之间采用外和内消杂光筒，其它部分采用消杂光光栏，复合棱镜使光线 偏折，这些措施都可以达到消杂光的目的。以上实施例仅用以说明而非限制本技术的技术方案。不脱离本技术精神和范围 的任何修改或局部替换，均应涵盖在本技术的权利要求范围当中。权利要求1、一种相机光学系统，包括主反射镜、次反射镜、像差校正透镜组、复合棱镜、分束面、第一探测器、第二探测器，所述分束面设置于所述复合棱镜内；其特征在于所述分束面把复合棱镜分为棱镜的第一部分及第二部分，光束经所述第一部分的一面反射、再经所述分束面折射后，经所述第二部分的一面反射后射出。2、 根据权利要求1所述的相机光学系统，其特征在于所述第一部分垂直于所述分束面 的截面呈五边形，所述第二部分垂直于所述分束面的截面呈三角形。3、 根据权利要求2所述的相机光学系统，其特征在于所述第一部分为五角棱镜，所述 第二部分为三角等腰棱镜。4、根据权利要求3所述的相机光学系统，其特征在于所述三角等腰棱镜为顶角为45。的三角等腰棱镜。5、 根据权利要求1或2或3或4所述的相机光学系统，其特征在于所述光束经所述第 一部分的一面反射后，经所述分束面分为两束；其中一束经所述分束本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相机光学系统，包括主反射镜、次反射镜、像差校正透镜组、复合棱镜、分束面、第一探测器、第二探测器，所述分束面设置于所述复合棱镜内；其特征在于：所述分束面把复合棱镜分为棱镜的第一部分及第二部分，光束经所述第一部分的一面反射、再经所述分束面折射后，经所述第二部分的一面反射后射出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郝沛明，原育凯，胡海鹰，
申请(专利权)人：上海微小卫星工程中心，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]