一种折反组合长焦距多档变焦可见光与微光光学系统技术方案

本发明专利技术公开了一种折反组合长焦距多档变焦可见光与微光光学系统，从物方到像方依次包括反射式物镜组、目镜组、变倍组、补偿组、后固定组、折转反射镜、滤光片组、旋转反射镜和探测器；反射式物镜组、目镜组、变倍组、补偿组、后固定组、折转反射镜、滤光片组和旋转反射镜为可见光和微光光学系统共用组；通过旋转反射镜绕Y轴旋转90

【技术实现步骤摘要】
一种折反组合长焦距多档变焦可见光与微光光学系统


[0001]本专利技术属于光学
，具体涉及一种折反组合长焦距多档变焦可见光与微光光学系统。

技术介绍

[0002]随着远距离目标探测识别的需求日益强烈，长焦距光学系统已成为各类光电载荷不可缺少的组成部分，但随着焦距逐步变长，体积和重量大幅变大，超长焦距光学系统的迫切需求和有限的体积重量已成为日益凸显的矛盾。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于，提供一种折反组合长焦距多档变焦可见光与微光光学系统，可见光光学系统和微光光学系统共用成像透镜，在像面前通过旋转反射镜实现可见光和微光的分时成像，解决光学系统焦距与体积和重量之间的矛盾。
[0004]本专利技术提供的技术方案如下：
[0005]一种折反组合长焦距多档变焦可见光与微光光学系统，从物方到像方依次包括：反射式物镜组、目镜组、变倍组、补偿组、后固定组、折转反射镜、滤光片组、旋转反射镜和探测器；
[0006]其中，反射式物镜组、目镜组、变倍组、补偿组、后固定组、折转反射镜、滤光片组和旋转反射镜为可见光光学系统和微光光学系统共用组；反射式物镜组、目镜组、变倍组、补偿组和后固定组沿Z轴设置，折转反射镜与Z轴成45
°
夹角，旋转反射镜与Z轴成45
°
夹角且与折转反射镜相对，通过旋转反射镜绕Y轴旋转90
°
实现可见光光学系统和微光光学系统的分时成像；
[0007]成像通道采用二次成像后组变焦结构形式，通过反射式物镜组将光线口径大幅压缩，在二次成像后组用小口径的变倍组和补偿组的透镜沿光轴轴向运动实现变焦，减小体积和重量。
[0008]进一步的，反射式物镜组包括卡式反射镜主镜和卡式反射镜次镜，卡式反射镜主镜为抛物面，卡式反射镜次镜为双曲面。
[0009]进一步的，卡式反射镜主镜采用背部中心支撑的安装方式固定。
[0010]进一步的，目镜组包括两片弯月透镜和一组胶合镜，分别为具有负光焦度的弯月镧冕材料透镜、具有正光焦度的弯月重火石材料透镜和具有正光焦度的重火石—重磷冕材料胶合透镜。
[0011]进一步的，变倍组包括一片弯月透镜、一片双凸透镜和一组胶合镜，分别为具有正光焦度的弯月重火石材料透镜、具有正光焦度的双凸萤石材料透镜和具有正光焦度的萤石—火石材料胶合透镜。
[0012]进一步的，补偿组包括一片双凹透镜和两片弯月透镜，分别为具有负光焦度的弯月重火石材料透镜、具有正光焦度的弯月重火石材料透镜和具有正光焦度的萤石材料透
镜。
[0013]进一步的，后固定组为一片具有正光焦度的弯月重磷冕材料透镜。
[0014]进一步的，滤光片组为7档滤光片，绕Z轴旋转实现滤光片的分时使用；7档滤光片的波段分别为：450nm～1000nm、450nm～650nm、780nm～1000nm、810nm
±
10nm、850nm
±
20nm、880nm
±
10nm和偏振片。
[0015]进一步的，折转反射镜材料为石英。
[0016]进一步的，可见光光学系统工作波段为450～850nm，微光光学系统工作波段为520nm～1000nm；可见光光学系统适配1920
×
1080分辨率，像元4.5μm
×
4.5μm的探测器，焦距/F四档变化，分别为600mm/F3.33、1200mm/F6.67、1900mm/F10.6、3200mm/F17.8；微光光学系统适配1280
×
720分辨率，像元4.5μm
×
4.5μm的探测器，焦距/F四档变化，分别为600mm/F3.33、1200mm/F6.67、1900mm/F10.6、3200mm/F17.8。
[0017]本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
[0018]本专利技术的折反组合长焦距多档变焦光学系统包括可见光光学系统和微光光学系统两部分，二者共用成像光学系统，在可见光探测器和微光探测器前面通过旋转反射镜实现二者的分时成像；成像通道采用二次成像后组变焦结构形式，通过反射式物镜组将光线口径大幅压缩，在一次像点后使用小口径折射透镜进行变焦，相比于常规透射式前组变焦长焦距大口径光学系统，本专利技术的光学系统在极小的空间内实现了超长焦距大口径变焦光学系统的设计，大幅度减小了光学系统的体积和重量。
附图说明
[0019]图1为本专利技术实施例的光学系统的结构示意图；
[0020]图2为本专利技术实施例的光学系统的传递函数图；
[0021]图3为本专利技术实施例的光学系统的弥散斑图。
[0022]图中：1
‑
反射式物镜组、11
‑
卡式反射镜主镜、12
‑
卡式反射镜次镜、2
‑
目镜组、21
‑
第一弯月透镜、22
‑
第二弯月透镜、23
‑
第一胶合镜、3
‑
变倍组、31
‑
第三弯月透镜、32
‑
双凸透镜、33
‑
第二胶合镜、4
‑
补偿组、41
‑
双凹透镜、42
‑
第四弯月透镜、43
‑
第五弯月透镜、5
‑
后固定组、6
‑
折转反射镜、7
‑
滤光片组、8
‑
旋转反射镜、9
‑
探测器。
具体实施方式
[0023]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0024]本专利技术提供了一种折反组合长焦距多档变焦可见光/微光光学系统，该光学系统由可见光和微光光学系统两部分组成，二者共用成像光学系统，在可见光探测器和微光探测器前面通过旋转反射镜实现二者的分时成像。成像通道采用二次成像后组变焦结构形式，主物镜为卡式反射系统，将大口径光束迅速压缩，在二次成像后组用小口径的变倍组和补偿组的透镜沿光轴轴向运动实现变焦，减小系统体积和重量，从而在极小的空间内实现了超长焦距光学系统的设计，整机外形尺寸≤384mm
×
194mm
×
201mm(长
×
宽
×
高)，重量小
于6.5kg。
[0025]本专利技术的折反组合长焦距多档变焦可见光/微光光学系统，如图1和图2所示，从物方到像方依次包括反射式物镜组1、目镜组2、变倍组3、补偿组4、后固定组5、折转反射镜6、滤光片组7、旋转反射镜8和探测器9。
[0026]其中，反射式物镜组1、目镜组2、变倍组3、补偿组4、后固定组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种折反组合长焦距多档变焦可见光与微光光学系统，其特征在于，从物方到像方依次包括：反射式物镜组、目镜组、变倍组、补偿组、后固定组、折转反射镜、滤光片组、旋转反射镜和探测器；其中，反射式物镜组、目镜组、变倍组、补偿组、后固定组、折转反射镜、滤光片组和旋转反射镜为可见光光学系统和微光光学系统共用组；反射式物镜组、目镜组、变倍组、补偿组和后固定组沿Z轴设置，折转反射镜与Z轴成45
°
夹角，旋转反射镜与Z轴成45
°
夹角且与折转反射镜相对，通过旋转反射镜绕Y轴旋转90
°
实现可见光光学系统和微光光学系统的分时成像；成像通道采用二次成像后组变焦结构形式，通过反射式物镜组将光线口径大幅压缩，在二次成像后组用小口径的变倍组和补偿组的透镜沿光轴轴向运动实现变焦，减小体积和重量。2.根据权利要求1所述的折反组合长焦距多档变焦可见光与微光光学系统，其特征在于，反射式物镜组包括卡式反射镜主镜和卡式反射镜次镜，卡式反射镜主镜为抛物面，卡式反射镜次镜为双曲面。3.根据权利要求2所述的折反组合长焦距多档变焦可见光与微光光学系统，其特征在于，卡式反射镜主镜采用背部中心支撑的安装方式固定。4.根据权利要求1所述的折反组合长焦距多档变焦可见光与微光光学系统，其特征在于，目镜组包括两片弯月透镜和一组胶合镜，分别为具有负光焦度的弯月镧冕材料透镜、具有正光焦度的弯月重火石材料透镜和具有正光焦度的重火石—重磷冕材料胶合透镜。5.根据权利要求1所述的折反组合长焦距多档变焦可见光与微光光学系统，其特征在于，变倍组包括一片弯月透镜、一片双凸透镜和一组胶合镜，分别为具有正光焦度的弯月重火石材料透镜、具有正光焦度的双凸萤石材料透镜和具有正光焦度的萤石—火石材料胶合透镜。6.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴耀，莫时骏，鲍晓静，熊涛，梁娟，左腾，
申请(专利权)人：华中光电技术研究所中国船舶集团有限公司第七一七研究所，
类型：发明
国别省市：