[发明专利]二色性分束器及相关设备和方法

说明书

技术领域

本发明大体涉及二色性分束器，尤其是涉及用于双通道光学系统的二色性分束器，并且特别涉及用于其中一个通道是红外通道，而另一个通道是可见或近红外通道的双通道光学系统的二色性分束器。

背景技术

大量光学系统用于观察包含在光学系统的视场内的一个或多个目标物体发射和/或反射的光的景象。这些光学系统典型地将进入到该系统的光重新导引为在一个或多个点处形成图像，在该点处该图像能够被眼睛观察，或者被诸如电荷耦合器件(CCD)的光学传感器所检测。

美国专利No.4240707描述了一种基于经典Cooke triplet.的三镜全反射光学系统。该′707设备能够具有适度的视场(大约8至9度)，同时仍然保持良好的性能。′707设备非模糊(un-obscured)全反射光学系统在单谱带的高透射率和滤除离轴杂散光方面是优良的。

在某些情况下，希望利用两个谱带观察目标物体。已知各种方法用于实现两个谱带的使用。这种双通道方法包括(1)利用两个同样的光学系统，(2)在像平面之后使用两个中继器，以及(3)在像平面之前设置二色性分束器。

通常利用二色性分束器以将入射光分为两个分离的谱带，即透过该分束器的“通带”和被该分束器反射的“阻带”。通过将二色性分束器设置在光学系统的像平面之前，将要到达或穿过该平面的光首先进入到分束器。分束器通过/透射该光的一部分，并反射该光的另一部分。反射部分被沿第一路径，即反射通道，导引，而透射部分被沿第二路径，即透射通道，导引。穿过反射通道行进的光包含第一谱带(对应于分束器的阻带)的光，并且穿过透射通道行进的光包含不与第一谱带重叠的第二谱带(对应于分束器的通带)的光。

可以在J.Michael Rodgers的标题为“Unobscured Mirror Designs”的论文[p.33，SPIE vo1.4832(2002)]中找到有关反射镜设计方面的信息。

发明内容

本发明涉及二色性分束器，其具有非平行的入射和出射表面，减小了这些表面之间的距离，并且具有非球面出射表面，并且涉及相关的方法，以及利用这种分束器的光学系统。

在本发明的示范性实施例中，光学系统包括二色性分束器，该二色性分束器使第一表面与第二表面相对，并且该第一表面的光轴与该第二表面的光轴为非共线。

在本发明的另一示范性实施例中，一种二色性分束器包含非球面入射表面，以及与该入射表面相对的平面出射表面。该非球面入射表面相对于该相对的平面出射表面倾斜。

在本发明的又一示范性实施例中，形成二色性分束器的方法包括：(a)首先确定使穿过二色性分束器的光的像散效应最小化的倾斜角；然后(b)如果分束器具有该确定的倾斜角的入射表面和出射表面，则确定使穿过二色性分束器的光的像散效应最小化的非球面系数；然后(c)形成具有基本上等于该确定的倾斜角和非球面系数的倾斜角和非球面系数的二色性分束器。

附图说明

通过结合附图所进行的下面说明的考虑，本发明的确切原理及其目的和优点将变得更清楚，在这些附图中其全部图的类似的参考数字表示类似的部件，并且其中：

图1是基于本发明一个示范性实施例的光学系统的示意图；

图2是基于本发明的一个示范性实施例的二色性分束器的示意图；

图3是基于本发明的一个示范性实施例的三镜反射光学系统的示意图；

图4是基于本发明的一个示范性实施例的三镜反射光学系统的示意图；

图5是基于本发明的一个示范性实施例的三镜反射光学系统的示意图。

具体实施方式

现在参考本发明的优选实施例，其实例描绘于附图中。尽管结合优选实施例描述了本发明，但是应当理解，这些实施例并非意于限定本发明。相反，本发明意于覆盖可能包含在如附加的权利要求所限定的本发明的精神和范围内的替换、改进和等效物。

在下面的详细描述中，为了提供对本发明的透彻理解而阐述了大量特定细节。然而，本领域普通技术人员应当理解，本发明可以在没有这些特定细节的情况下实施。在另一些实例中，详细描述了公知的方法、步骤、元件和电路以便不会对本发明的重要方面产生不必要的含糊。