CN114624896A - 一种长焦距双视场电视/短波红外共光路光学系统 - Google Patents

一种长焦距双视场电视/短波红外共光路光学系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种长焦距双视场电视/短波红外共光路光学系统，包括电视光路和短波光路；电视光路沿光路依次设置物镜组、分光棱镜、第一反射镜、变倍镜组、电视光阑、固定镜组、第二反射镜和会聚镜组；变倍镜组能在第一反射镜和电视光阑之间沿轴向移动，实现大视场光路和小视场光路的切换；短波光路沿光路依次设置物镜组、分光棱镜、短波光阑、第一短波透镜、第二短波透镜、第三短波透镜、第一短波反射镜、第二短波反射镜、第四短波透镜和短波滤光片；最终在短波光路探测器上成像；物镜组为电视光路与短波光路共用，分光棱镜使电视透射，使短波反射，通过一次成像方式实现光学系统。本发明光学系统通过一次成像方式实现简单且和紧凑。

Description

一种长焦距双视场电视/短波红外共光路光学系统
技术领域
本发明属于光学设备技术领域，具体涉及一种电视/短波红外共光路光学系统。
背景技术
随着当代社科技术的不断发展，社会需求的不断提高，国情的不断发展，对于光学系统提出更为严格的要求，尤其是对于探测以及侦察等方面能够快速、高效的捕捉相关目标，同时实现高精度的跟踪以及测量任务，慢慢演变为当前光学系统发展的主要趋势。而为了获得更为丰富的探测数据，针对多个光谱特征的被测物开展的配套的探测工作，进而设计了新的双波段以及多波段共光路方案。
双波段以及多波段共光路方案能够实现两个传感器共光路的高效探测，针对各个类别的被测物实现高效探测操作。这是单一的光学系统不能实现的功能。电视成像是研究在自然环境中物体的反射和辐射，它可以提供目标丰富的细节，有助于实现高效的目标探测活动。可见波段光学系统的发展相对而言起步早，程度高，能够满足各式各样的设计要求，而且电视能被人眼轻易接受。
短波光学系统与电视系统的光路进行共口径识别，但分别成像，以此实现两个不同波段能够同时进行目标的识别探测，利于更早的探测识别到目标，并且结合电视/短波波段能够获得更加准确而具体的目标细节。所以共口径的光学系统的研制开发势在必行，对于多波段共口径的系统来说，系统功能上需要越发全面，更加有效的融合多源的信息情报，不断增大探测目标的信息量，以及情报侦察系统获得的目标信息量，以此来解决多波段系统针对多源信息的探测的发展趋势。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种长焦距双视场电视/短波红外共光路光学系统，包括电视光路和短波光路；电视光路沿光路依次设置物镜组、分光棱镜、第一反射镜、变倍镜组、电视光阑、固定镜组、第二反射镜和会聚镜组；变倍镜组能在第一反射镜和电视光阑之间沿轴向移动，实现大视场光路和小视场光路的切换；短波光路沿光路依次设置物镜组、分光棱镜、短波光阑、第一短波透镜、第二短波透镜、第三短波透镜、第一短波反射镜、第二短波反射镜、第四短波透镜和短波滤光片；最终在短波光路探测器上成像；物镜组为电视光路与短波光路共用，分光棱镜使电视透射，使短波反射，通过一次成像方式实现光学系统。本发明光学系统通过一次成像方式实现简单且和紧凑。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
一种长焦距双视场电视/短波红外共光路光学系统，包括电视光路和短波光路；
所述电视光路沿光路依次设置物镜组、分光棱镜、第一反射镜、变倍镜组、电视光阑、固定镜组、第二反射镜和会聚镜组；
所述物镜组包括第一透镜、第二透镜和第一胶合镜；
所述变倍镜组包括第三透镜和第二胶合镜；
所述固定镜组包括第三胶合镜和第四透镜；
所述会聚镜组包括第四胶合镜、第五透镜和滤光片；
所述变倍镜组能在第一反射镜和电视光阑之间沿轴向移动，当移动到接近第一反射镜的第一指定位置时，形成大视场光路，光线经过大视场光路在电视光路探测器上成像；当移动到接近电视光阑的第二指定位置时，形成小视场光路，光线经过小视场光路在电视光路探测器上成像；所述电视光路通过移动变倍镜组实现大视场光路和小视场光路的切换；
所述短波光路沿光路依次设置物镜组、分光棱镜、短波光阑、第一短波透镜、第二短波透镜、第三短波透镜、第一短波反射镜、第二短波反射镜、第四短波透镜和短波滤光片；最终在短波光路探测器上成像；
所述物镜组为电视光路与短波光路共用，分光棱镜使电视透射，使短波反射，通过一次成像方式实现光学系统。
进一步地，所述电视光路小视场焦距为330mm，大视场焦距为83.5mm；短波光学系统焦距276mm。
进一步地，所述第四胶合镜为电视光路的调焦镜，电视光路通过移动会聚镜组中调焦镜实现-55℃到+70℃像面清晰。
进一步地，所述短波光路中通过移动第四短波透镜实现在-55℃到+70℃像面清晰。
进一步地，所述电视光路F数不大于7.1，电视像面半像高不大于3.7mm。
进一步地，所述短波系统F数不大于6.3，短波像面半像高不大于6.15mm。
进一步地，所述短波光学系统口径不大于Φ52mm。
进一步地，所述光学系统中所有透镜均为球面透镜。
进一步地，所述光学系统中电视波长为600nm～900nm，短波波长为950nm～1700nm。
本发明的有益效果如下：
本发明的双视场电视/短波红外光学系统采用一次成像设计，电视光路通过变倍镜组进行双视场轴向切换，移动组元少，通过调焦镜对电视光学系统的高低温进行补偿；短波光路采用折转设计，通过调焦镜对短波光学系统的高低温进行补偿，实现了体积小，结构紧凑。
附图说明
图1是本发明双视场电视/短波红外共光路光学系统YZ方向图。
图2是本发明双视场电视/短波红外共光路光学系统XZ方向图。
图中，1-第一透镜，2-第二透镜，3-第一胶合镜，4-分光棱镜，5-第一反射镜，6-第三透镜，7-第二胶合镜，8-电视光阑，9-第三胶合镜，10-第四透镜，11-第二反射镜，12-第四胶合镜，13-第五透镜，14-滤光片，15-电视光路探测器，16-短波光阑，17-第一短波透镜，18-第二短波透镜，19-第三短波透镜，20-第一短波反射镜，21-第二短波反射镜，22-第四短波透镜，23-短波滤光片，24-短波光路探测器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明通过电视和短波光谱的共轴集成，以提高侦察设备的集成度和识别能力。同轴共光路光学系统以模块化、小型化和轻量化为设计原则，将电视系统与短波系统共口径集成，使整体系统成为侦察、瞄准、测距、跟踪和目标指示等功能为一体的综合系统。
一种长焦距双视场电视/短波红外共光路光学系统，包括电视光路和短波光路；
所述电视光路沿光路依次设置物镜组、分光棱镜4、第一反射镜5、变倍镜组、电视光阑8、固定镜组、第二反射镜11和会聚镜组；
所述物镜组包括第一透镜1、第二透镜2和第一胶合镜3；
所述变倍镜组包括第三透镜6和第二胶合镜7；
所述固定镜组包括第三胶合镜9和第四透镜10；
所述会聚镜组包括第四胶合镜12、第五透镜13和滤光片14；
所述变倍镜组能在第一反射镜5和电视光阑8之间沿轴向移动，当移动到接近第一反射镜5的第一指定位置时，形成大视场光路，光线经过大视场光路在电视光路探测器15上成像；当移动到接近电视光阑8的第二指定位置时，形成小视场光路，光线经过小视场光路在电视光路探测器15上成像；所述电视光路通过移动变倍镜组实现大视场光路和小视场光路的切换；
所述短波光路沿光路依次设置物镜组、分光棱镜4、短波光阑16、第一短波透镜17、第二短波透镜18、第三短波透镜19、第一短波反射镜20、第二短波反射镜21、第四短波透镜22和短波滤光片23；最终在短波光路探测器24上成像；
所述物镜组为电视光路与短波光路共用，分光棱镜4使电视透射，使短波反射，通过一次成像方式实现光学系统。
进一步地，所述电视光路小视场焦距为330mm，大视场焦距为83.5mm；短波光学系统焦距276mm。
进一步地，所述第四胶合镜12为电视光路的调焦镜，电视光路通过移动会聚镜组中调焦镜实现-55℃到+70℃像面清晰。
进一步地，所述短波光路中通过移动第四短波透镜22实现在-55℃到+70℃像面清晰。
进一步地，所述电视光路F数不大于7.1，电视像面半像高不大于3.7mm。
进一步地，所述短波系统F数不大于6.3，短波像面半像高不大于6.15mm。
进一步地，所述短波光学系统口径不大于Φ52mm。
进一步地，所述光学系统中所有透镜均为球面透镜。
进一步地，所述光学系统中电视波长为600nm～900nm，短波波长为950nm～1700nm。
具体实施例：
如图1和图2所示，电视光路中变倍镜组通过沿光路轴向移动，从而改变光路的焦距。变倍镜组靠近电视光阑位置时如图1(位置B)构成了小视场光路，变倍镜组靠近反射镜一时如图1(位置A)构成了大视场光路；
本实施例中，电视光路小视场焦距为330mm，大视场焦距为83.5mm；短波光学系统焦距276mm；
本实施例中，电视光路F数不大于7.1；电视像面半像高不大于3.7mm；短波系统F数不大于6.3；短波像面半像高不大于6.15mm；
第一透镜材料为HLAF62，第二透镜材料为HLAK54，第一胶合镜材料为HFK61和HZF3，分光棱镜材料为HK9L，第三透镜材料为HLAF3B，第二胶合镜材料为HZK9B和HZF10，第三胶合镜材料为HF1和HFK61，第四透镜材料为HFK61，第四胶合镜材料为HF4和HBAK8，第五透镜材料为HF1，滤光片材料为HK9L，第一短波透镜材料为HQK3L，第二短波透镜材料为HZF3，第三短波透镜材料为HFK61，第四短波透镜材料为HZK11，短波滤光片材料为HK9L。上述光学透镜均为球面，通过较少的透镜数量实现了像差校正，具有良好的像质表现。具体参数和材料如表1和表2所示。
表1电视参数表
Figure BDA0003543025730000051
Figure BDA0003543025730000061
表2短波参数表
Figure BDA0003543025730000062
Figure BDA0003543025730000071
本实施例的光学装置在使用时，首先使用大视场光路对目标进行探测，这时通过轴向移动变倍镜组，变倍镜组靠近第一反射镜如图1(位置A)形成大视场光路，光线经过大视场光路在探测器上成像；然后通过大视场光路对目标进行识别，这时通过轴向移动变倍镜组，变倍镜组靠近电视光阑如图1(位置B)形成小视场光路，光线经过小视场光路在探测器上成像。短波光路通过短波光学系统会聚到短波探测器上；
在本发明中物镜组，变倍组，固定镜组和会聚镜组的透镜数量可以视具体需要再设置。
在其他实施例中，光学系统可以不包括滤光片。

Claims (9)

1.一种长焦距双视场电视/短波红外共光路光学系统，其特征在于，包括电视光路和短波光路；
所述电视光路沿光路依次设置物镜组、分光棱镜、第一反射镜、变倍镜组、电视光阑、固定镜组、第二反射镜和会聚镜组；
所述物镜组包括第一透镜、第二透镜和第一胶合镜；
所述变倍镜组包括第三透镜和第二胶合镜；
所述固定镜组包括第三胶合镜和第四透镜；
所述会聚镜组包括第四胶合镜、第五透镜和滤光片；
所述变倍镜组能在第一反射镜和电视光阑之间沿轴向移动，当移动到接近第一反射镜的第一指定位置时，形成大视场光路，光线经过大视场光路在电视光路探测器上成像；当移动到接近电视光阑的第二指定位置时，形成小视场光路，光线经过小视场光路在电视光路探测器上成像；所述电视光路通过移动变倍镜组实现大视场光路和小视场光路的切换；
所述短波光路沿光路依次设置物镜组、分光棱镜、短波光阑、第一短波透镜、第二短波透镜、第三短波透镜、第一短波反射镜、第二短波反射镜、第四短波透镜和短波滤光片；最终在短波光路探测器上成像；
所述物镜组为电视光路与短波光路共用，分光棱镜使电视透射，使短波反射，通过一次成像方式实现光学系统。
2.根据权利要求1所述的一种长焦距双视场电视/短波红外共光路光学系统，其特征在于，所述电视光路小视场焦距为330mm，大视场焦距为83.5mm；短波光学系统焦距276mm。
3.根据权利要求1所述的一种长焦距双视场电视/短波红外共光路光学系统，其特征在于，所述第四胶合镜为电视光路的调焦镜，电视光路通过移动会聚镜组中调焦镜实现-55℃到+70℃像面清晰。
4.根据权利要求1所述的一种长焦距双视场电视/短波红外共光路光学系统，其特征在于，所述短波光路中通过移动第四短波透镜实现在-55℃到+70℃像面清晰。
5.根据权利要求1所述的一种长焦距双视场电视/短波红外共光路光学系统，其特征在于，所述电视光路F数不大于7.1，电视像面半像高不大于3.7mm。
6.根据权利要求1所述的一种长焦距双视场电视/短波红外共光路光学系统，其特征在于，所述短波系统F数不大于6.3，短波像面半像高不大于6.15mm。
7.根据权利要求1所述的一种长焦距双视场电视/短波红外共光路光学系统，其特征在于，所述短波光学系统口径不大于Φ52mm。
8.根据权利要求1所述的一种长焦距双视场电视/短波红外共光路光学系统，其特征在于，所述光学系统中所有透镜均为球面透镜。
9.根据权利要求1所述的一种长焦距双视场电视/短波红外共光路光学系统，其特征在于，所述光学系统中电视波长为600nm～900nm，短波波长为950nm～1700nm。
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