【技术实现步骤摘要】
本申请涉及光学，特别涉及一种微光与长波红外双波段共口径光学系统。
技术介绍
1、随着光学成像技术逐渐成熟，仅能够在单一、明亮的场景下使用的观测设备已经很难满足客户的需求，更具优势的能够应对复杂、多变的场景全天候成像的双波段成像系统成为了新的研究热点。长波红外具有良好的穿透性，在雾霾、黑暗等环境下能更好的发现目标；微光系统基于大气辉光的反射成像，可以在昏暗条件下看清景物的更多细节，因此，集成长波红外与微光系统的双波段成像系统可满足多场景、复杂多变环境下的侦查需要。
2、然而，目前现有的双波段系统有折返式光路和平行光路两种方案，其中折返式系统是现阶段主流的实现方案，该方案共用光路一般采用反射式结构，可以很好的消除色差和二级光谱的影响，缺点是该方案存在中心遮拦，导致系统相对孔径都比较小，很难设计出大相对孔径的系统，导致系统进光量较少，光线利用率比较低；另外由于反射式结构的存在，视场角都较小，大视场结构很难实现。平行光路方案一般用在双光融合望远系统，长波红外系统与微光系统分立设计，两者均设有成像组与调焦组，因此设计参数较灵活，可以设计大视场光学系统，但平行光路方案对两个独立系统设计要求比较高，视场角、畸变以及中心视场要求严格一致，否则后期双光融合会出现不匹配的现象，对后端算法融合要求比较高；另外平行光路设计由于两套独立系统的存在，一般结构尺寸较大，很难做轻量化，小型化设计。
技术实现思路
1、有鉴于此，本申请提出一种微光与长波红外双波段共口径光学系统，可结合微光系统和长波红外系
2、本申请提供一种微光与长波红外双波段共口径光学系统，包括共用成像组、分光元件、微光探测器和长波红外探测器，所述共用成像组包括第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜及所述分光元件沿光轴方向从物方至像方依次排布，所述微光探测器设于所述分光元件的一个出射光路上，所述长波红外探测器设于所述分光元件的另一个出射光路上；其中，所述第一透镜的光焦度为正，所述第二透镜的光焦度为负，所述第三透镜的光焦度为正，所述第四透镜的光焦度为负。
3、在一实施例中，所述第一透镜、所述第二透镜和所述第四透镜均为弯月形透镜，所述第三透镜为双凸透镜。
4、在一实施例中，所述第一透镜的材质为氟化钡；所述第二透镜的材质为氟化钙；所述第三透镜的材质为氟化钡；所述第四透镜的材质为硒化锌。
5、在一实施例中，所述第一透镜的焦距介于80mm～90mm之间，所述第二透镜的焦距介于-50mm～-60mm之间，所述第三透镜的焦距介于50mm～60mm之间，所述第四透镜的焦距介于-220mm～-230mm之间。
6、在一实施例中，所述第一透镜朝向所述第二透镜的第二面、所述第三透镜朝向所述第二透镜的第五面和所述第四透镜朝向所述分光元件的第八面均为偶次非球面。
7、在一实施例中，所述光学系统的光阑形成于所述第一透镜上，所述光学系统的相对孔径为1/1.67～1/1.56，所述共用成像组的焦距为96mm～102mm，所述微光探测器、所述长波红外探测器的像高均为4.5mm～5.5mm。
8、在一实施例中，所述共用成像组的焦距为100mm，所述微光探测器、所述长波红外探测器的像高均为5mm，所述光学系统的相对孔径为1/1.6。
9、在一实施例中，所述分光元件包括第一直角棱镜和第二直角棱镜，所述第一直角棱镜的斜面与所述第二直角棱镜的斜面胶合连接，且两个斜面之间镀有分光膜；所述微光探测器、所述长波红外探测器分别位于所述第一直角棱镜的一侧、所述第二直角棱镜的一侧。
10、在一实施例中，所述微光探测器位于所述第一直角棱镜平行于所述光轴方向的直角面一侧，所述长波红外探测器位于所述第二直角棱镜垂直于所述光轴方向的直角面一侧。
11、在一实施例中，所述微光探测器的工作波段为0.55μm～0.85μm，所述长波红外探测器的工作波段为7.7μm～9.5μm。
12、综上所述，本申请提供一种微光与长波红外双波段共口径光学系统，微光与长波红外双波段共用一组成像物镜组，并通过分光元件实现微光系统与长波红外系统的同时成像。本申请采用透射式光学系统，该光学系统主要优势为系统结构紧凑，镜片数量少，相比于折返式光路和平行光路更轻、体积更小；光学系统中除了分光棱镜之外均为共用光路，可以实现微光与长波红外双波段的同步调焦；该光学系统在像差校正方面具有优势，第一透镜、第三透镜提供正光焦度以汇聚轴外光线，第二透镜、第四透镜提供负光焦度以平衡系统像差，可以解决双光融合过程中由于畸变不匹配带来的图像重影等问题，实现更好的融合效果。
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1.一种微光与长波红外双波段共口径光学系统，其特征在于，包括共用成像组、分光元件(10)、微光探测器(12)和长波红外探测器(14)，所述共用成像组包括第一透镜(16)、第二透镜(18)、第三透镜(20)和第四透镜(22)，所述第一透镜(16)、所述第二透镜(18)、所述第三透镜(20)、所述第四透镜(22)及所述分光元件(10)沿光轴(11)方向从物方至像方依次排布，所述微光探测器(12)设于所述分光元件(10)的一个出射光路上，所述长波红外探测器(14)设于所述分光元件(10)的另一个出射光路上；其中，所述第一透镜(16)的光焦度为正，所述第二透镜(18)的光焦度为负，所述第三透镜(20)的光焦度为正，所述第四透镜(22)的光焦度为负。
2.如权利要求1所述的微光与长波红外双波段共口径光学系统，其特征在于，所述第一透镜(16)、所述第二透镜(18)和所述第四透镜(22)均为弯月形透镜，所述第三透镜(20)为双凸透镜。
3.如权利要求1所述的微光与长波红外双波段共口径光学系统，其特征在于，所述第一透镜(16)的材质为氟化钡；所述第二透镜(18)的材质为氟
4.如权利要求2所述的微光与长波红外双波段共口径光学系统，其特征在于，所述第一透镜(16)的焦距介于80mm～90mm之间，所述第二透镜(18)的焦距介于-50mm～-60mm之间，所述第三透镜(20)的焦距介于50mm～60mm之间，所述第四透镜(22)的焦距介于-220mm～-230mm之间。
5.如权利要求2所述的微光与长波红外双波段共口径光学系统，其特征在于，所述第一透镜(16)朝向所述第二透镜(18)的第二面(S2)、所述第三透镜(20)朝向所述第二透镜(18)的第五面(S5)和所述第四透镜(22)朝向所述分光元件(10)的第八面(S8)均为偶次非球面。
6.如权利要求4所述的微光与长波红外双波段共口径光学系统，其特征在于，所述光学系统的光阑形成于所述第一透镜(16)上，所述光学系统的相对孔径为1/1.67～1/1.56，所述共用成像组的焦距为96mm～102mm，所述微光探测器(12)、所述长波红外探测器(14)的像高均为4.5mm～5.5mm。
7.如权利要求6所述的微光与长波红外双波段共口径光学系统，其特征在于，所述共用成像组的焦距为100mm，所述微光探测器(12)、所述长波红外探测器(14)的像高均为5mm，所述光学系统的相对孔径为1/1.6。
8.如权利要求1-7中任一项所述的微光与长波红外双波段共口径光学系统，其特征在于，所述分光元件(10)包括第一直角棱镜(24)和第二直角棱镜(26)，所述第一直角棱镜(24)的斜面与所述第二直角棱镜(26)的斜面胶合连接，且两个斜面之间镀有分光膜(28)；所述微光探测器(12)、所述长波红外探测器(14)分别位于所述第一直角棱镜(24)的一侧、所述第二直角棱镜(26)的一侧。
9.如权利要求8所述的微光与长波红外双波段共口径光学系统，其特征在于，所述微光探测器(12)位于所述第一直角棱镜(24)平行于所述光轴(11)方向的直角面一侧，所述长波红外探测器(14)位于所述第二直角棱镜(26)垂直于所述光轴(11)方向的直角面一侧。
10.如权利要求8所述的微光与长波红外双波段共口径光学系统，其特征在于，所述微光探测器(12)的工作波段为0.55μm～0.85μm，所述长波红外探测器(14)的工作波段为7.7μm～9.5μm。
...【技术特征摘要】
1.一种微光与长波红外双波段共口径光学系统，其特征在于，包括共用成像组、分光元件(10)、微光探测器(12)和长波红外探测器(14)，所述共用成像组包括第一透镜(16)、第二透镜(18)、第三透镜(20)和第四透镜(22)，所述第一透镜(16)、所述第二透镜(18)、所述第三透镜(20)、所述第四透镜(22)及所述分光元件(10)沿光轴(11)方向从物方至像方依次排布，所述微光探测器(12)设于所述分光元件(10)的一个出射光路上，所述长波红外探测器(14)设于所述分光元件(10)的另一个出射光路上；其中，所述第一透镜(16)的光焦度为正，所述第二透镜(18)的光焦度为负，所述第三透镜(20)的光焦度为正，所述第四透镜(22)的光焦度为负。
2.如权利要求1所述的微光与长波红外双波段共口径光学系统，其特征在于，所述第一透镜(16)、所述第二透镜(18)和所述第四透镜(22)均为弯月形透镜，所述第三透镜(20)为双凸透镜。
3.如权利要求1所述的微光与长波红外双波段共口径光学系统，其特征在于，所述第一透镜(16)的材质为氟化钡；所述第二透镜(18)的材质为氟化钙；所述第三透镜(20)的材质为氟化钡；所述第四透镜(22)的材质为硒化锌。
4.如权利要求2所述的微光与长波红外双波段共口径光学系统，其特征在于，所述第一透镜(16)的焦距介于80mm～90mm之间，所述第二透镜(18)的焦距介于-50mm～-60mm之间，所述第三透镜(20)的焦距介于50mm～60mm之间，所述第四透镜(22)的焦距介于-220mm～-230mm之间。
5.如权利要求2所述的微光与长波红外双波段共口径光学系统，其特征在于，所述第一透镜(16)朝向所述第二透镜(18)的第二面(s2)、所述第...
【专利技术属性】
技术研发人员：王猛，韩玥，张合，梁殿明，林萍，
申请(专利权)人：烟台艾睿光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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