CN111308678B - 一种超紧凑的三波段共望远光学系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超紧凑的三波段共望远光学系统，主镜、次镜组成望远的一次像点会聚镜组，第一目镜、第二目镜，第三目镜、第四目镜、第五目镜、第六目镜组成望远目镜组。反扫镜位于望远后的平行光路中。第一分光镜透射中波红外，反射电视和短波红外，第二分光镜透射短波红外，反射电视波段。可用于机载快速搜索跟踪瞄准系统。该望远系统采用卡式加透镜组的构型，充分利用卡式主镜开孔和次镜遮拦的特点，透镜组位于次镜后面和主镜开孔处，主镜背后放置分光镜进行分光，整个望远系统结构超紧凑，可以极大减小三波段共口径光学系统空间体积。

Description

一种超紧凑的三波段共望远光学系统
技术领域
本发明属于机载多波段共光路成像设计技术，涉及一种超紧凑的三波段共望远光学系统，特点在于结构紧凑，望远目镜组集中在卡式内部。通过使用透宽波段的材料，校正宽波段望远共光路的像差和色差。
背景技术
机载昼夜观瞄系统朝着多波段，高扫描速度的方向发展。光学系统一般要求多个波段同时工作，利用目标不同波段特性增加探测识别概率，并且作用距离要求更远，光学系统的口径需要更大，分口径系统在有限空间体积内无法实现同时大口径设计，通过共孔径光学设计能够实现多波段大口径，提高所有波段的作用距离。
目前常用的三波段共望远系统一般为全反射式构型，有同轴两反，离轴两反，离轴三反，离轴四反等。其中两反构型矫正像差能力有限，难以实现较大口径，一般小于150mm，离轴三反，离轴四反反射镜均为离轴，加工装配难度大，且所需空间体积也大。针对目前共望远系统存在的问题提出了一种卡式加透镜的超紧凑三波段望远光学系统，宽波段色差大，像差难校正，透过一组宽波段透镜组作为望远目镜组校正像差和色差，通过非球面减少镜片的使用数量，提高望远透过率，目镜组位于卡式主镜开孔处，极大的压缩了整个光学系统空间体积。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种超紧凑的三波段共望远光学系统，能够满足多波段共孔径的使用，同时三波段紧凑化设计，校正目镜组位于主次镜中间，不增加光学系统长度。
技术方案
一种超紧凑的三波段共望远光学系统，其特征在于包括平行光经主镜1反射至次镜2的一次像点会聚物镜组；位于主次镜镜中间，接收次镜2反射光的望远目镜组：依光路设置为第一目镜3、第二目镜4，第三目镜5、第四目镜6、第五目镜7和第六目镜8；反扫镜9位于第六目镜8望远后的平行光路中，第一分光镜10位于反扫镜9的反射光路中，透射中波红外，反射电视和短波红外；第二分光镜11位于第一分光镜10的反射光路中，透射短波红外，反射电视波段。
所述主镜1、次镜2为微晶玻璃。
所述第一目镜3为硒化锌。
所述第二目镜4、第四目镜6和第六目镜8为氟化钡。
所述第三目镜5为氟化锂。
所述第五目镜7为硫化锌。
有益效果
本发明提出的一种超紧凑的三波段共望远光学系统，工作波段为电视、短波红外和中波红外三波段。可用于机载快速搜索跟踪瞄准系统。该望远系统采用卡式加透镜组的构型，充分利用卡式主镜开孔和次镜遮拦的特点，透镜组位于次镜后面和主镜开孔处，主镜背后放置分光镜进行分光，整个望远系统结构超紧凑，可以极大减小三波段共口径光学系统空间体积。
通过使用该构型的光学系统实现了三个波段共用望远系统，光学口径达到了220mm，整个望远部分光学系统的长度为162mm，远小于光学系统口径，相比于传统全反射式望远光学系统整个体积减小一半以上，可在相同空间体积下增大光学系统口径一半以上，极大的提高光学系统作用距离，光电系统对重量体积要求极其严格的情况下可以实现整个光电产品小型化、轻量化，有极大的应用价值。
附图说明
图1：本发明的光路示意图；
图2：本发明的中波红外传函示意图；
图3：本发明的短波红外传函示意图；
图4：本发明的电视传函示意图。
1-主镜，2-次镜，3-第一目镜，4-第二目镜，5-第三目镜，6-第四目镜，7-第五目镜，8-第六目镜，9-反扫镜，10-第一分光镜，11-第二分光镜。
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
本实施例的三个工作波段为：电视0.7um～0.9um，短波红外0.9～1.7um，中波红外3.7um～4.8um。
各镜片参数如下表
Figure BDA0002245238420000031
Figure BDA0002245238420000041
光学系统结构件采用铟钢，主镜1为微晶玻璃、次镜2为微晶玻璃、第一目镜3为硒化锌，第二面为非球面、第二目镜4为氟化钡、第三目镜5为氟化锂、第四目镜6为氟化钡，第五目镜7为硫化锌、第六目镜8为氟化钡。
结构为：主镜1、次镜2组成望远的一次像点会聚镜组，第一目镜3、第二目镜4，第三目镜5、第四目镜6、第五目镜7、第六目镜8组成望远目镜组。反扫镜9位于望远后的平行光路中。第一分光镜10透射中波红外，反射电视和短波红外，第二分光镜11透射短波红外，反射电视波段。
主镜1、次镜2组成望远的一次像点会聚物镜组，波前RMS＜0.02λ(λ＝632.8nm)。目镜组位于主次镜镜中间，不增加望远的光学长度，望远系统总长为主镜的间距长度162mm，实现了望远的超紧凑设计。
平行光经主镜1反射至次镜2，次镜2的反射光经第一目镜3、第二目镜4，第三目镜5、第四目镜6、第五目镜7和第六目镜8组成的目镜组，构成望远系统，该望远系统为二次成像系统。目镜组位于主镜开孔处，整个望远系统在卡式主镜的空间体积内，极大的压缩了安装需要的空间。望远系统为三波段共用，波段分别为电视0.7um～0.9um，短波红外0.9～1.7um，中波红外3.7um～4.8um。望远系统视场角为0.62o×0.50o，F数4，口径220mm，望远倍率8倍。
为了进一步压缩望远的空间体积，望远目镜组设计位于主镜镜之间位置，充分利用了次镜挡光的区域，使得整个望远光路小于主次镜间距的长度162mm。
电视、短波红外、中波红外探测器类型不同，需要各自进入会聚光路进入不同探测器，通过在反扫镜后端放置第一分光镜10是的中波红外透过，电视和短波红外反射，在经反射第一分光镜10反射后光路设置第二分光镜11使得短波红外透射，电视反射，三个波段光路分开进入各自探测器会聚光路。
该光路设计通过在共用透镜上使用非球面来校正像差，主镜1为抛物面，次镜2为高次非球面，主次镜有会聚点，对于中心视场成完善像，可以采用干涉仪进行装调，第一目镜3硒化锌第二个面为非球面，通过非球面的使用减少了镜片数量，提高了系统的透过率，同时整个目镜组从后端入射光路，中心视场也为完善像点，可在干涉仪上评价目镜组装调效果。

Claims (6)

1.一种超紧凑的三波段共望远光学系统，其特征在于包括平行光经主镜(1)反射至次镜(2)的一次像点会聚物镜组；位于主次镜镜中间，接收次镜(2)反射光的望远目镜组：依光路设置为第一目镜(3)、第二目镜(4)，第三目镜(5)、第四目镜(6)、第五目镜(7)和第六目镜(8)；反扫镜(9)位于第六目镜(8)望远后的平行光路中，第一分光镜(10)位于反扫镜(9)的反射光路中，透射中波红外，反射电视和短波红外；第二分光镜(11)位于第一分光镜(10)的反射光路中，透射短波红外，反射电视波段；
各光学镜片参数如下：
Figure FDA0003211417640000011
Figure FDA0003211417640000021
2.根据权利要求1所述超紧凑的三波段共望远光学系统，其特征在于：所述主镜(1)、次镜(2)为微晶玻璃。
3.根据权利要求1所述超紧凑的三波段共望远光学系统，其特征在于：所述第一目镜(3)为硒化锌。
4.根据权利要求1所述超紧凑的三波段共望远光学系统，其特征在于：所述第二目镜(4)、第四目镜(6)和第六目镜(8)为氟化钡。
5.根据权利要求1所述超紧凑的三波段共望远光学系统，其特征在于：所述第三目镜(5)为氟化锂。
6.根据权利要求1所述超紧凑的三波段共望远光学系统，其特征在于：所述第五目镜(7)为硫化锌。
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