CN113900242A - 一种多波段共光路光学系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于光电成像技术领域，具体涉及一种多波段共光路光学系统，所述系统包括近红外、短波红外、中波红外三个光学通道。目标发出的光线由主次反射镜反射至多波段目镜，透射后准直出射为平行光，平行光分别经过两个空间放置的补偿反射镜实现光轴方位和俯仰补偿，保证在系统扫描时像点清晰。然后通过光谱分光镜实现分光，经过近红外、短波红外和中波成像透镜组分别至相对应的探测器。该发明通过共用主次镜和多光谱目镜组成的望远系统，实现三个波段目标信息的获取，同时共光路方案实现系统小型化设计，满足机载光电系统轻量化的要求。
Description
技术领域
本发明属于光电成像技术领域，具体涉及一种多波段共光路光学系统。
背景技术
目前，随着安全领域装备需求的牵引，光电系统具备昼夜大范围、远距离搜索和探测能力，成为光电系统任务发展的趋势。对于光电系统而言，要求光学系统具有空间分辨率高、作用距离远、识别概率高等特点，为此，大口径、长焦距、多光谱光学系统成为光电系统的核心组件。
国内外对于多光谱光学系统的研究均有涉及，为了降低设计难度，光学系统通常是单独设计的、分离的，在使用时需要两个或者更多的光学系统才能够实现所需功能，这会造成系统体积过大、重量太重，不能适用于机载平台。
相应的多光谱共光路光学系统能够有效的解决体积过大的问题，申请号为201510204445.6的中国专利申请文件中公开了一种双波段共口径共光路成像光学系统，中波和长波系统通过共用主反射镜、次反射镜和准直透镜组，构成望远系统，然后分光路通过透射式成像组实现各自成像。申请号为201710479005.0的中国专利申请文件中公开了一种共口径反射式多光谱光学系统，用全反射的方案，将无穷远处的可见、短波、中波和长波波段的目标辐射成像在相应的探测器。由于采用纯反射镜，空间布局有一定的要求，光学系统视场相对小，且为两路光谱信息，成像波段信息相对较少。申请号为201811094797.0的中国专利申请文件中公开了一种共轴光电侦查系统，用卡塞格林无焦同轴两反共光路、红外成像系统以及可见光成像系统全反射的方案，在较小体积下将对可见光、红外波段光学系统和激光光学系统整体结合，实现在各种环境下观察目标。
随着光电系统技术发展，大口径、多光谱、小型化成为光学系统的发展方向，同时要求具备大范围搜索时图像清晰。为此，需要在光路中设置扫描补偿反射镜，上述几个专利体现了共光路设计思路，波段信息各有区别，有双波段也有三波段。不过在专利中未涉及大范围搜索时补偿目标像点移动功能。当系统在大范围搜索时，目标像点在光电成像探测器光敏面上移动也会引起图像模糊。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何提供一种包含近红外、短波红外和中波红外共光路光学系统，要求其消除光学系统大范围搜索时引起的目标像点在光电成像探测器光敏面上的移动，保证对成像清晰，使光电系统具备昼夜大范围、远距离、多光谱成像探测能力。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种多波段共光路光学系统，所述多波段共光路光学系统包括：主反射镜1、次反射镜2、第一多光谱目镜3、第二多光谱目镜4、第三多光谱目镜5、第四多光谱目镜6、方位反扫反射镜7、俯仰反扫反射镜8、第一分光镜9、第二分光镜10、第一近红外物镜11、第二近红外物镜12、第三近红外物镜13、第四近红外物镜14、第五近红外物镜15、近红外滤光片16、近红外探测器17、第一短波红外物镜18、第二短波红外物镜19、第三短波红外物镜20、第四短波红外物镜21、短波红外滤光片22、短波红外探测器23、第一红外物镜24、第二红外物镜25、第一红外反射镜26、第二红外反射镜27、第三红外物镜28、第四红外物镜29、第四红外物镜30和红外探测器31；
其中，所述多波段共光路光学系统包括近红外、短波红外、中波红外三个光学通道；
所述主反射镜1、次反射镜2、第一多光谱目镜3、第二多光谱目镜4、第三多光谱目镜5、第四多光谱目镜6、方位反扫反射镜7、俯仰反扫反射镜8、第一分光镜9、第一红外物镜24、第二红外物镜25、第一红外反射镜26、第二红外反射镜27、第三红外物镜28、第四红外物镜29、第四红外物镜30和红外探测器31组成中波红外光路；
所述主反射镜1、次反射镜2、第一多光谱目镜3、第二多光谱目镜4、第三多光谱目镜5、第四多光谱目镜6、方位反扫反射镜7、俯仰反扫反射镜8、第一分光镜9、第二分光镜10、第一短波红外物镜18、第二短波红外物镜19、第三短波红外物镜20、第四短波红外物镜21、短波红外滤光片22和短波红外探测器23组成短波红外光路；
所述主反射镜1、次反射镜2、第一多光谱目镜3、第二多光谱目镜4、第三多光谱目镜5、第四多光谱目镜6、方位反扫反射镜7、俯仰反扫反射镜8、第一分光镜9、第二分光镜10、第一近红外物镜11、第二近红外物镜12、第三近红外物镜13、第四近红外物镜14、第五近红外物镜15、近红外滤光片16和近红外探测器17组成近红外光路；
所述多波段共光路光学系统中，目标光线经主反射镜1反射至次反射镜2，再反射至第一多光谱目镜3，分别经第一多光谱目镜3、第二多光谱目镜4、第三多光谱目镜5、第四多光谱目镜6折射并准直出射平行光；
在出射平行光的光路上依次设置有方位反扫反射镜7、俯仰反扫反射镜8，所述方位反扫反射镜7、俯仰反扫反射镜8设置为均与光轴成45°夹角；所述方位反扫反射镜7、俯仰反扫反射镜8空间上相互间成90°布置，用于补偿方位和俯仰两个方向运动带来的像点移动，同时起到二级稳定作用；
光线经俯仰反扫反射镜8反射后入射至第一分光镜9，中波红外透射，可见光和近红外反射；
其中，中波红外光线经透射后入射至第一红外物镜24、第二红外物镜25、第一红外反射镜26、第二红外反射镜27、第三红外物镜28、第四红外物镜29、第四红外物镜30，达到红外探测器31；
短波和可见光经过第一分光镜9反射后至第二分光镜10，短波红外透射，近红外反射，短波红外光线经透射后入射至第一短波红外物镜18、第二短波红外物镜19、第三短波红外物镜20、第四短波红外物镜21、短波红外滤光片22，到达短波红外探测器23；
近红外光线经过第二分光镜10反射后，入射至第一近红外物镜11、第二近红外物镜12、第三近红外物镜13、第四近红外物镜14、第五近红外物镜15、近红外滤光片16，到达近红外探测器17。
其中，所述主反射镜1和次反射镜2组成望远物镜，主反射镜1和次反射镜2的面型均设置为二次曲面，设计时优化主反射镜1和次反射镜2的面型参数和间隔，易满足主次反射镜组合成像性能优良。
其中，所述第一多光谱目镜3、第二多光谱目镜4、第三多光谱目镜5、第四多光谱目镜6组成望远目镜，设计时优选材料和面型参数，满足目镜组成像性能良。
其中，所述主反射镜1、次反射镜2、第一多光谱目镜3、第二多光谱目镜4、第三多光谱目镜5、第四多光谱目镜6组成望远系统，设计时优选间隔参数满足出射为平行光，成像性能良好；考虑大范围搜索功能，在设计时增大前端望远系统的视场，保证光路不出现渐晕、拦光和像质下降；望远系统的视场为光学系统视场与视场增量之和。
其中，所述第二红外反射镜27用作中波红外透镜，其为调焦透镜，保证系统在-50°-60°范围内成像清晰。
其中，所述第三短波红外物镜20用作短波红外透镜，其为调焦透镜，保证系统在-50°-60°范围内成像清晰。
其中，所述第二近红外物镜12用作近红外透镜，其为调焦透镜，保证系统在-50°-60°范围内成像清晰。
其中，所述第一分光镜9的基底材料为红外光学材料，表面镀有分光膜，用于实现3.7～4.8μm波段入射光束的透射，以及0.7μm～0.9μm、1.1μm～1.7μm波段入射光束的反射，第一分光镜9与入射光轴成45°夹角放置。
其中，所述第二分光镜10基底材料为可见光光学材料，表面镀有分光膜，用于实现1.1μm～1.7μm波段入射光束的透射，以及0.7μm～0.9μm波段入射光束的反射，第二分光镜10与入射光轴成45°夹角放置。
其中，所述多波段共光路光学系统的设计阶段采用分组分阶段优化设计的方法，保证各组分像质良好，共用望远组件和三个通道组合像质均良好；
所述多波段共光路光学系统不仅具备近红外、短波红外和中波红外三波段信息获取能力，并通过设置方位反扫反射镜7、俯仰反扫反射镜8，能补偿当光学系统X/Y两个方向扫描时造成的像点移动，保证光学图像时刻清晰。
(三)有益效果
与现有技术相比较，本发明技术方案所提供的多光谱共光路光学系统，具有以下有益效果：
(1)具备近红外、短波红外和中波红外三个光谱通道，采用共光路设计，实现系统大口径、小型化设计，满足远距离搜索的需要；
(2)三波段光学通道满足全天候工作需要；近红外实现高分辨率成像，短波波段具有一定的波长优势，当白天有轻度雾或者霾时，具有一定的透雾功能，中波红外则在夜间工作，三个波段的组合可实现系统全天候工作；
(3)光路中为设置方位俯仰两个反扫镜，多光谱目镜出射光线为平行光，补偿光电系统在X、Y方位扫描时的图像移动，同时反射镜起到二级稳定的作用，保证系统成像清晰；
(4)光学系统主次反射镜、多光谱目镜以及组合后的望远系统像质均优良，装调时可采用干涉仪，可精确测量望远系统装调后的成像质量。
附图说明
图1及图2为本发明技术方案的光学系统光路图。
图3为本发明技术方案的近红外MTF曲线图。
图4为本发明技术方案的短波红外MTF曲线图。
图5为本发明技术方案的中波红外MTF曲线图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
为解决上述技术问题，本发明提供一种多波段共光路光学系统，如图1-图2所示，所述多波段共光路光学系统包括：主反射镜1、次反射镜2、第一多光谱目镜3、第二多光谱目镜4、第三多光谱目镜5、第四多光谱目镜6、方位反扫反射镜7、俯仰反扫反射镜8、第一分光镜9、第二分光镜10、第一近红外物镜11、第二近红外物镜12、第三近红外物镜13、第四近红外物镜14、第五近红外物镜15、近红外滤光片16、近红外探测器17、第一短波红外物镜18、第二短波红外物镜19、第三短波红外物镜20、第四短波红外物镜21、短波红外滤光片22、短波红外探测器23、第一红外物镜24、第二红外物镜25、第一红外反射镜26、第二红外反射镜27、第三红外物镜28、第四红外物镜29、第四红外物镜30和红外探测器31；
其中，所述多波段共光路光学系统包括近红外、短波红外、中波红外三个光学通道；
所述主反射镜1、次反射镜2、第一多光谱目镜3、第二多光谱目镜4、第三多光谱目镜5、第四多光谱目镜6、方位反扫反射镜7、俯仰反扫反射镜8、第一分光镜9、第一红外物镜24、第二红外物镜25、第一红外反射镜26、第二红外反射镜27、第三红外物镜28、第四红外物镜29、第四红外物镜30和红外探测器31组成中波红外光路；
所述主反射镜1、次反射镜2、第一多光谱目镜3、第二多光谱目镜4、第三多光谱目镜5、第四多光谱目镜6、方位反扫反射镜7、俯仰反扫反射镜8、第一分光镜9、第二分光镜10、第一短波红外物镜18、第二短波红外物镜19、第三短波红外物镜20、第四短波红外物镜21、短波红外滤光片22和短波红外探测器23组成短波红外光路；
所述主反射镜1、次反射镜2、第一多光谱目镜3、第二多光谱目镜4、第三多光谱目镜5、第四多光谱目镜6、方位反扫反射镜7、俯仰反扫反射镜8、第一分光镜9、第二分光镜10、第一近红外物镜11、第二近红外物镜12、第三近红外物镜13、第四近红外物镜14、第五近红外物镜15、近红外滤光片16和近红外探测器17组成近红外光路；
所述多波段共光路光学系统中，目标光线经主反射镜1反射至次反射镜2，再反射至第一多光谱目镜3，分别经第一多光谱目镜3、第二多光谱目镜4、第三多光谱目镜5、第四多光谱目镜6折射并准直出射平行光；
在出射平行光的光路上依次设置有方位反扫反射镜7、俯仰反扫反射镜8，所述方位反扫反射镜7、俯仰反扫反射镜8设置为均与光轴成45°夹角；所述方位反扫反射镜7、俯仰反扫反射镜8空间上相互间成90°布置，用于补偿方位和俯仰两个方向运动带来的像点移动，同时起到二级稳定作用；
光线经俯仰反扫反射镜8反射后入射至第一分光镜9，中波红外透射，可见光和近红外反射；
其中，中波红外光线经透射后入射至第一红外物镜24、第二红外物镜25、第一红外反射镜26、第二红外反射镜27、第三红外物镜28、第四红外物镜29、第四红外物镜30，达到红外探测器31；
短波和可见光经过第一分光镜9反射后至第二分光镜10，短波红外透射，近红外反射，短波红外光线经透射后入射至第一短波红外物镜18、第二短波红外物镜19、第三短波红外物镜20、第四短波红外物镜21、短波红外滤光片22，到达短波红外探测器23；
近红外光线经过第二分光镜10反射后，入射至第一近红外物镜11、第二近红外物镜12、第三近红外物镜13、第四近红外物镜14、第五近红外物镜15、近红外滤光片16，到达近红外探测器17。
其中，所述主反射镜1和次反射镜2组成望远物镜，主反射镜1和次反射镜2的面型均设置为二次曲面，设计时优化主反射镜1和次反射镜2的面型参数和间隔，易满足主次反射镜组合成像性能优良。
其中，所述第一多光谱目镜3、第二多光谱目镜4、第三多光谱目镜5、第四多光谱目镜6组成望远目镜，设计时优选材料和面型参数，满足目镜组成像性能良。
其中，所述主反射镜1、次反射镜2、第一多光谱目镜3、第二多光谱目镜4、第三多光谱目镜5、第四多光谱目镜6组成望远系统，设计时优选间隔参数满足出射为平行光，成像性能良好；考虑大范围搜索功能，在设计时增大前端望远系统的视场，保证光路不出现渐晕、拦光和像质下降；望远系统的视场为光学系统视场与视场增量之和。
其中，所述第二红外反射镜27用作中波红外透镜，其为调焦透镜，保证系统在-50°-60°范围内成像清晰。
其中，所述第三短波红外物镜20用作短波红外透镜，其为调焦透镜，保证系统在-50°-60°范围内成像清晰。
其中，所述第二近红外物镜12用作近红外透镜，其为调焦透镜，保证系统在-50°-60°范围内成像清晰。
其中，所述第一分光镜9的基底材料为红外光学材料，表面镀有分光膜，用于实现3.7～4.8μm波段入射光束的透射，以及0.7μm～0.9μm、1.1μm～1.7μm波段入射光束的反射，第一分光镜9与入射光轴成45°夹角放置。
其中，所述第二分光镜10基底材料为可见光光学材料，表面镀有分光膜，用于实现1.1μm～1.7μm波段入射光束的透射，以及0.7μm～0.9μm波段入射光束的反射，第二分光镜10与入射光轴成45°夹角放置。
其中，所述多波段共光路光学系统的设计阶段采用分组分阶段优化设计的方法，保证各组分像质良好，共用望远组件和三个通道组合像质均良好；
所述多波段共光路光学系统不仅具备近红外、短波红外和中波红外三波段信息获取能力，并通过设置方位反扫反射镜7、俯仰反扫反射镜8，能补偿当光学系统X/Y两个方向扫描时造成的像点移动，保证光学图像时刻清晰。
实施例1
参照图1和图2所示，本发明优选实施例提供一种多波段共光路系统，包括五部分：
一、共用望远系统
包含：主反射镜1、次反射镜2、第一多光谱目镜3、第二多光谱目镜4、第三多光谱目镜5、第四多光谱目镜6。
二、反扫反射镜组件
包含：方位反扫反射镜7、俯仰反扫反射镜8。
三、中波红外成像组件
包含：第一红外物镜24、第二红外物镜25、第一红外反射镜26、第二红外反射镜27、第三红外物镜28、第四红外物镜29、第四红外物镜30和红外探测器31。
四、短波红外成像组件
包含：第一短波红外物镜18、第二短波红外物镜19、第三短波红外物镜20、第四短波红外物镜21、短波红外滤光片22、短波红外探测器23。
五、近红外成像组件
包含：第一近红外物镜11、第二近红外物镜12、第三近红外物镜13、第四近红外物镜14、第五近红外物镜15、近红外滤光片16和近红外探测器17。
本实施例中，近红外波段的波长为0.7um～0.9um，短波红外波段的波长为1.1um～1.7um，中波红外波段的波长范围为3.7um～4.8um；
优选的共用望远系统由主反射镜、次反射镜、多光谱目镜组成，其倍率为10倍；
在本例中优选主反、次射镜材料为石英，口径Φ200mm，厚度为20mm，镀制0.7um-4.8um宽波段增透膜；
优选的分光镜前后表面分别镀制分光膜和增透膜，第一分光镜9采用蓝宝石材料，厚度为4mm；第二分光镜10采用H-K9L，厚度为5mm；
优选的中波红外物镜27为Ge，厚度5mm；设置为调焦镜，满足系统在-40°～60°成像清晰，调节范围为-4mm～3.5mm；
优选的第三短波红外物镜20为HZF6，厚度5mm；设置为调焦镜，满足系统在-40°～60°成像清晰，调节范围为-2mm～1.5mm；
优选的第二近红外物镜12为胶合镜，厚度9mm；设置为调焦镜，满足系统在-40°～60°成像清晰，调节范围为-2.5mm～2mm；
第一红外物镜24为Ge非球面透镜，厚度4mm，
第三红外物镜28为Si非球面透镜，厚度7mm，
以上两个非球面的非球面方程为：
其中，z为以各非球面与光轴交点为起点且平行光轴方向的轴向值，k为ConiC系数，c为镜面中心曲率半径的倒数，r为镜面中心高度；a4、a6、a8、a10为非球面系数，具体数值见表1和表2。
表1非球面系数
| 参数 | 数值 |
| k | 0.0730 |
| a<sub>4</sub> | -5.524e-008 |
| a<sub>6</sub> | 4.2042e-010 |
| a<sub>8</sub> | -4.3509e-013 |
| a<sub>10</sub> | 4.1004e-016 |
表2非球面系数
| 参数 | 数值 |
| k | -0.549824 |
| a<sub>4</sub> | -1.0472e-006 |
| a<sub>6</sub> | 1.5459e-009 |
| a<sub>8</sub> | -9.5104e-013 |
| a<sub>10</sub> | 2.6622e-015 |
由上述技术方案可以看出，本发明光学系统采用多光谱共光路、共用中波红外探测器以及两维返扫补偿的技术方案，实现对远距离目标广域范围有效搜索。系统共光路、共探测器设计有效压缩光路整体尺寸；光路中共用望远系统出射为平行光，降低光学系统装调公差敏感度，节约研制成本；共用设计时采用分组件优化，实现主次镜、多光谱目镜以及两者组合像质分别优良，为系统装调提供量化依据，并且设计中根据系统参数增加望远系统视场范围，保证在返扫过程成像优良，不存在光束遮拦。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种多波段共光路光学系统，其特征在于，所述多波段共光路光学系统包括：主反射镜(1)、次反射镜(2)、第一多光谱目镜(3)、第二多光谱目镜(4)、第三多光谱目镜(5)、第四多光谱目镜(6)、方位反扫反射镜(7)、俯仰反扫反射镜(8)、第一分光镜(9)、第二分光镜(10)、第一近红外物镜(11)、第二近红外物镜(12)、第三近红外物镜(13)、第四近红外物镜(14)、第五近红外物镜(15)、近红外滤光片(16)、近红外探测器(17)、第一短波红外物镜(18)、第二短波红外物镜(19)、第三短波红外物镜(20)、第四短波红外物镜(21)、短波红外滤光片(22)、短波红外探测器(23)、第一红外物镜(24)、第二红外物镜(25)、第一红外反射镜(26)、第二红外反射镜(27)、第三红外物镜(28)、第四红外物镜(29)、第四红外物镜(30)和红外探测器(31)；
其中，所述多波段共光路光学系统包括近红外、短波红外、中波红外三个光学通道；
所述主反射镜(1)、次反射镜(2)、第一多光谱目镜(3)、第二多光谱目镜(4)、第三多光谱目镜(5)、第四多光谱目镜(6)、方位反扫反射镜(7)、俯仰反扫反射镜(8)、第一分光镜(9)、第一红外物镜(24)、第二红外物镜(25)、第一红外反射镜(26)、第二红外反射镜(27)、第三红外物镜(28)、第四红外物镜(29)、第四红外物镜(30)和红外探测器(31)组成中波红外光路；
所述主反射镜(1)、次反射镜(2)、第一多光谱目镜(3)、第二多光谱目镜(4)、第三多光谱目镜(5)、第四多光谱目镜(6)、方位反扫反射镜(7)、俯仰反扫反射镜(8)、第一分光镜(9)、第二分光镜(10)、第一短波红外物镜(18)、第二短波红外物镜(19)、第三短波红外物镜(20)、第四短波红外物镜(21)、短波红外滤光片(22)和短波红外探测器(23)组成短波红外光路；
所述主反射镜(1)、次反射镜(2)、第一多光谱目镜(3)、第二多光谱目镜(4)、第三多光谱目镜(5)、第四多光谱目镜(6)、方位反扫反射镜(7)、俯仰反扫反射镜(8)、第一分光镜(9)、第二分光镜(10)、第一近红外物镜(11)、第二近红外物镜(12)、第三近红外物镜(13)、第四近红外物镜(14)、第五近红外物镜(15)、近红外滤光片(16)和近红外探测器(17)组成近红外光路；
所述多波段共光路光学系统中，目标光线经主反射镜(1)反射至次反射镜(2)，再反射至第一多光谱目镜(3)，分别经第一多光谱目镜(3)、第二多光谱目镜(4)、第三多光谱目镜(5)、第四多光谱目镜(6)折射并准直出射平行光；
在出射平行光的光路上依次设置有方位反扫反射镜(7)、俯仰反扫反射镜(8)，所述方位反扫反射镜(7)、俯仰反扫反射镜(8)设置为均与光轴成45°夹角；所述方位反扫反射镜(7)、俯仰反扫反射镜(8)空间上相互间成90°布置，用于补偿方位和俯仰两个方向运动带来的像点移动，同时起到二级稳定作用；
光线经俯仰反扫反射镜(8)反射后入射至第一分光镜(9)，中波红外透射，可见光和近红外反射；
其中，中波红外光线经透射后入射至第一红外物镜(24)、第二红外物镜(25)、第一红外反射镜(26)、第二红外反射镜(27)、第三红外物镜(28)、第四红外物镜(29)、第四红外物镜(30)，达到红外探测器(31)；
短波和可见光经过第一分光镜(9)反射后至第二分光镜(10)，短波红外透射，近红外反射，短波红外光线经透射后入射至第一短波红外物镜(18)、第二短波红外物镜(19)、第三短波红外物镜(20)、第四短波红外物镜(21)、短波红外滤光片(22)，到达短波红外探测器(23)；
近红外光线经过第二分光镜(10)反射后，入射至第一近红外物镜(11)、第二近红外物镜(12)、第三近红外物镜(13)、第四近红外物镜(14)、第五近红外物镜(15)、近红外滤光片(16)，到达近红外探测器(17)。
2.如权利要求1所述的多波段共光路光学系统，其特征在于，所述主反射镜(1)和次反射镜(2)组成望远物镜，主反射镜(1)和次反射镜(2)的面型均设置为二次曲面，设计时优化主反射镜(1)和次反射镜(2)的面型参数和间隔，易满足主次反射镜组合成像性能优良。
3.如权利要求1所述的多波段共光路光学系统，其特征在于，所述第一多光谱目镜(3)、第二多光谱目镜(4)、第三多光谱目镜(5)、第四多光谱目镜(6)组成望远目镜，设计时优选材料和面型参数，满足目镜组成像性能良。
4.如权利要求1所述的多波段共光路光学系统，其特征在于，所述主反射镜(1)、次反射镜(2)、第一多光谱目镜(3)、第二多光谱目镜(4)、第三多光谱目镜(5)、第四多光谱目镜(6)组成望远系统，设计时优选间隔参数满足出射为平行光，成像性能良好；考虑大范围搜索功能，在设计时增大前端望远系统的视场，保证光路不出现渐晕、拦光和像质下降；望远系统的视场为光学系统视场与视场增量之和。
5.如权利要求1所述的多波段共光路光学系统，其特征在于，所述第二红外反射镜(27)用作中波红外透镜，其为调焦透镜，保证系统在-50°-60°范围内成像清晰。
6.如权利要求1所述的多波段共光路光学系统，其特征在于，所述第三短波红外物镜(20)用作短波红外透镜，其为调焦透镜，保证系统在-50°-60°范围内成像清晰。
7.如权利要求1所述的多波段共光路光学系统，其特征在于，所述第二近红外物镜(12)用作近红外透镜，其为调焦透镜，保证系统在-50°-60°范围内成像清晰。
8.如权利要求1所述的多波段共光路光学系统，其特征在于，所述第一分光镜(9)的基底材料为红外光学材料，表面镀有分光膜，用于实现3.7～4.8μm波段入射光束的透射，以及0.7μm～0.9μm、1.1μm～1.7μm波段入射光束的反射，第一分光镜(9)与入射光轴成45°夹角放置。
9.如权利要求1所述的多波段共光路光学系统，其特征在于，所述第二分光镜(10)基底材料为可见光光学材料，表面镀有分光膜，用于实现1.1μm～1.7μm波段入射光束的透射，以及0.7μm～0.9μm波段入射光束的反射，第二分光镜(10)与入射光轴成45°夹角放置。
10.如权利要求1所述的多波段共光路光学系统，其特征在于，所述多波段共光路光学系统的设计阶段采用分组分阶段优化设计的方法，保证各组分像质良好，共用望远组件和三个通道组合像质均良好；
所述多波段共光路光学系统不仅具备近红外、短波红外和中波红外三波段信息获取能力，并通过设置方位反扫反射镜(7)、俯仰反扫反射镜(8)，能补偿当光学系统X/Y两个方向扫描时造成的像点移动，保证光学图像时刻清晰。
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|---|---|---|---|
| CN202111176084.0A CN113900242A (zh) | 2021-10-09 | 2021-10-09 | 一种多波段共光路光学系统 |
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| CN202111176084.0A CN113900242A (zh) | 2021-10-09 | 2021-10-09 | 一种多波段共光路光学系统 |
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2021
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