一种具备自动像差补偿的离轴复合光学系统技术方案

本发明专利技术一种具备自动像差补偿的离轴复合光学系统，属于光学设计领域；包括整流罩、红外透镜、红外探测器、校正透镜、电视透镜、电视探测器，由整流罩、红外透镜、红外探测器组成红外光学系统，由整流罩、校正透镜、电视透镜、电视探测器组成电视光学系统；所述红外光学系统和电视光学系统共用整流罩；无穷远平行光从物面经所述整流罩进入红外透镜，平衡系统热差、色差和单色像差，最后成像在红外探测器的焦面；无穷远平行光从物面经整流罩进入校正透镜和电视透镜，平衡系统热差、色差和单色像差，最后成像在电视探测器焦面。本发明专利技术将可见光路和长波红外光路融合，实现两个波段间的同时探测识别目标，利于更早的探测识别到目标。利于更早的探测识别到目标。利于更早的探测识别到目标。

【技术实现步骤摘要】
一种具备自动像差补偿的离轴复合光学系统


[0001]本专利技术属于光学设计领域，具体涉及一种具备自动像差补偿的离轴复合光学系统。

技术介绍

[0002]双波段光学系统可以对被测物进行双波段探测，在不同波段下对目标进行探测。这是单个的光学系统没办法进行的。它拥有可见光、红外光学系统的综合优势。
[0003]现代光电探测系统通常包含红外热像仪、电视摄像机等，在军事打击、火力控制、光电探测和侦察预警等领域具有广泛的应用。现有方案中红外成像和电视成像的复合系统采用同轴设计。
[0004]目前，常用的红外成像和电视成像的复合同轴系统，存在以下不足：
[0005]1)红外光学系统中心孔径会被电视光学系统遮挡，造成光通量损失明显，衍射极限下降，中频的传函性能下降；
[0006]2)红外光学系统的通光口径不能太小，否则中心孔径被遮挡，导致红外系统性能严重下降甚至无法使用，而真实产品由于大的框架角要求或者导引头的弹径较小，红外光学系统的孔径没办法做得太大；
[0007]3)由于电视光学系统是在红外光学系统通道内部，这样红外和电视光学系统的尺寸、构型、性能、装调都会相互影响，增加设计、装配和后期维护性难度；
[0008]4)电视探测器如果放在红外通道内部直接装在电视透镜后，电视探测器尺寸一定要很小，否则会对红外光学系统光线遮挡太多，如果通过反射镜进行光路转折将电视探测器反射到红外光学系统外部，对于焦距较短的电视光学系统拉长后截距的设计难度会很大。

技术实现思路

[0009]要解决的技术问题：
[0010]为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提供一种具备自动像差补偿的离轴复合光学系统，用于光电探测系统中电视和红外两个波段的同时成像。该具备自动像差补偿的离轴复合光学系统，红外光学系统和电视光学系统共用一个球形整流罩，将可见光路和长波红外光路融合，实现两个波段间的同时探测识别目标，利于更早的探测识别到目标，并且结合可见光/红外波段能够获得更加准确而具体的目标细节。
[0011]本专利技术的技术方案是：一种具备自动像差补偿的离轴复合光学系统，包括整流罩、红外透镜、红外探测器、校正透镜、电视透镜、电视探测器，由整流罩、红外透镜、红外探测器组成红外光学系统，由整流罩、校正透镜、电视透镜、电视探测器组成电视光学系统；所述红外光学系统和电视光学系统共用整流罩；
[0012]无穷远平行光从物面经所述整流罩进入红外透镜，平衡系统热差、色差和单色像差，最后成像在红外探测器的焦面，完成红外光路成像的全过程；无穷远平行光从物面经整
流罩进入校正透镜和电视透镜，平衡系统热差、色差和单色像差，最后成像在电视探测器焦面，完成可见光路成像的全过程。
[0013]本专利技术的进一步技术方案是：所述红外光学系统是同轴光学系统，电视光学系统是离轴光学系统，Y方向偏心36mm。
[0014]本专利技术的进一步技术方案是：所述校正透镜由两片倾斜旋转对称的可见光透镜组成，与所述电视透镜共同安装于电视镜筒中，完成系统方位俯仰角扫描成像。
[0015]本专利技术的进一步技术方案是：所述校正透镜的第一校正透镜是正透镜，凸面朝向物面，前表面为球面，曲率半径90.400mm，后表面是平面，材料是HZK9A_CDGM，Y方向偏心36mm，α倾斜角度32.2度；第二校正透镜是负透镜，凹面朝向物面，前表面是平面，后表面为球面，曲率半径85.167mm，材料是HLAF2_CDGM，Y方向偏心36mm，α倾斜角度32.2度。
[0016]本专利技术的进一步技术方案是：所述电视透镜沿光路依次设置有六片透镜，所有表面均为球面。
[0017]本专利技术的进一步技术方案是：所述电视透镜的六片透镜的具体参数为：
[0018]第一电视透镜前表面曲率半径为30.253mm，后表面曲率半径为366.993mm，厚度为2mm，其有效口径为8mm，材料为HZPK2A_CDGM；第二电视透镜前表面曲率半径为17.618mm，后表面曲率半径为103.474mm，厚度为2mm，其有效口径为7.2mm，材料为HQK3L_CDGM；第三电视透镜为一块胶合镜，前表面曲率半径为
‑
63.132mm，中间表面曲率半径为26.306mm，后表面曲率半径为
‑
41.388mm，前一片厚度为2mm，后一片厚度为6mm，其有效口径为5.6mm，材料为HLAF4GT_CDGM,HQK3L_CDGM；第四电视透镜前表面曲率半径为26.112mm，后表面曲率半径为47.721mm，厚度为2.3mm，其有效口径为6.4mm，材料为HLAF54_CDGM；第五电视透镜前表面曲率半径为7.605mm，后表面曲率半径为5.355mm，厚度为2mm，其有效口径为6mm，材料为HLAF10LA_CDGM；第六电视透镜前表面曲率半径为35.734mm，后表面曲率半径为28.931mm，厚度为4.2mm，其有效口径为5.5mm，材料为HZF13_CDGM。
[0019]本专利技术的进一步技术方案是：所述红外透镜沿光路依次设置有包括三片透镜，第一红外透镜前表面为球面，曲率半径为74mm，后表面为非球面，曲率半径为127.652mm，其厚度为13mm，其有效孔径为91mm，材料为国产硫系玻璃IRG206；第二红外透镜前表面为球面，曲率半径为38.042mm，后表面为非球面，曲率半径为29.123mm，其厚度为4mm，其有效孔径为46mm，材料为锗；第三红外透镜前表面为非球面，曲率半径为47.125mm，后表面为球面，曲率半径为60.942mm，其厚度为4.5mm，其有效孔径为40mm，材料为锗。
[0020]本专利技术的进一步技术方案是：所述第一红外透镜、第二红外透镜、第三红外透镜分别为第一弯月正透镜、弯月负透镜、第二弯月正透镜，其凸面均朝向物面。
[0021]本专利技术的进一步技术方案是：所述整流罩为长波红外和电视双波段共用的同心等厚球罩，能够同时透过长波红外光和可见光；整流罩的前表面曲率半径为80mm，其厚度为4mm，后表面曲率半径为76mm，材料为多光谱硫化锌。
[0022]本专利技术的进一步技术方案是：所述红外光学系统的总长＜123mm，F数为1.1，视场角11
°
，电视光学系统的总长＜86mm，F数为4.5，视场角10.4
°
。
[0023]有益效果
[0024]本专利技术的有益效果在于：传统的同轴红外电视复合系统是在红外光学系统中间开孔放置电视光学系统，这样电视光学系统的总长不能太长，否则也会导致红外光学系统太
长，无法满足导引头大框架角的要求，同时因为光学系统越靠近像面光线越收缩，电视光学系统的总长要尽量的短从而减少对红外光学系统的拦光，且当红外光学系统的中心孔径被遮挡后，系统的光学传递函数在中频及衍射极限会降低，并且随着遮挡面积越大下降越严重。而本方案中是把电视光学系统离轴放置在红外光学系统边缘，避免了中心开孔引起的传函中频下降，同时电视光学系统总长可以适当放宽，而红本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具备自动像差补偿的离轴复合光学系统，其特征在于：包括整流罩、红外透镜、红外探测器、校正透镜、电视透镜、电视探测器，由整流罩、红外透镜、红外探测器组成红外光学系统，由整流罩、校正透镜、电视透镜、电视探测器组成电视光学系统；所述红外光学系统和电视光学系统共用整流罩；无穷远平行光从物面经所述整流罩进入红外透镜，平衡系统热差、色差和单色像差，最后成像在红外探测器的焦面，完成红外光路成像的全过程；无穷远平行光从物面经整流罩进入校正透镜和电视透镜，平衡系统热差、色差和单色像差，最后成像在电视探测器焦面，完成可见光路成像的全过程。2.根据权利要求1所述一种具备自动像差补偿的离轴复合光学系统，其特征在于：所述红外光学系统是同轴光学系统，电视光学系统是离轴光学系统，Y方向偏心36mm。3.根据权利要求1所述一种具备自动像差补偿的离轴复合光学系统，其特征在于：所述校正透镜由两片倾斜旋转对称的可见光透镜组成，与所述电视透镜共同安装于电视镜筒中，完成系统方位俯仰角扫描成像。4.根据权利要求3所述一种具备自动像差补偿的离轴复合光学系统，其特征在于：所述校正透镜的第一校正透镜是正透镜，凸面朝向物面，前表面为球面，曲率半径90.400mm，后表面是平面，材料是HZK9A_CDGM，Y方向偏心36mm，α倾斜角度32.2度；第二校正透镜是负透镜，凹面朝向物面，前表面是平面，后表面为球面，曲率半径85.167mm，材料是HLAF2_CDGM，Y方向偏心36mm，α倾斜角度32.2度。5.根据权利要求1所述一种具备自动像差补偿的离轴复合光学系统，其特征在于：所述电视透镜沿光路依次设置有六片透镜，所有表面均为球面。6.根据权利要求5所述一种具备自动像差补偿的离轴复合光学系统，其特征在于：所述电视透镜的六片透镜的具体参数为：第一电视透镜前表面曲率半径为30.253mm，后表面曲率半径为366.993mm，厚度为2mm，其有效口径为8mm，材料为HZPK2A_CDGM；第二电视透镜前表面曲率半径为17.618mm，后表面曲率半径为103.474mm，厚度为2mm，其有效口径为7.2mm，材料为HQK3L_CDGM；第三电视透镜为一块胶合镜，前表面曲率半径为
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63.132mm，中间表面曲率半径为26.306mm，后表面曲率半径...

【专利技术属性】
技术研发人员：李安然，易善强，秦晓科，徐炜，郭营锋，任伟锋，池冰，孔晓辉，金辰杰，乔明霞，王彦，
申请(专利权)人：中航洛阳光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：