[发明专利]一种集成多波段共光路同步连续变焦光学系统

说明书

技术领域

本发明属于光学设备技术领域，具体涉及一种集成多波段共光路同步连续变焦光学系统。

背景技术

随着在工业检测和安防侦察领域的不断应用以及应用环境的日趋复杂，对成像光学系统的小型化、轻型化、反应速度及实时性等性能提出了越来越高的要求。在此背景下，多个波段集成在一起的变焦光学系统应运而生。变焦系统在短焦、大视场时可以快速搜索、发现目标，在长焦、小视场时精准观察和测量目标，并能通过不间断改变焦距实时跟踪和锁定目标。多波段光学系统成为当今光学领域发展的一个重要方向，此类系统可以对被测物进行多波段检测，对不同辐射波段被测物同时检测，多波段光学系统能够得到更多的探测信息和对不同光谱特性的被测物进行综合探测和精准观测，此外多波段光学系统探测范围宽、适用范围广，能够适应更为复杂、多变的应用环境。

目前多波段变焦光学系统不同波段系统是单独设计，然后装夹在一起组成多波段光学系统，具体来说，可见、中波和长波红外光学系统是可见系统和中波和长波红外系统三个单独系统的组合，导致系统体积较为庞大。现有的多波段变焦光学系统由于不同波段并非同时、同步锁定目标，因此光路切换后需重新搜索目标直至发现目标后，调整焦距才能再次对目标进行观测，光路切换过程耗时长，大大降低了系统的实时性和反应速度，当被跟踪和测量的目标快速移动的情况下还可能会丢失目标。此外，系统不同波段间变焦范围和焦距不相同，当光切换后，很可能超出观测距离而不能精确地跟踪和测量目标。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中的问题，提供一种可见光、中波及长波红外三个波段共口径共光路的集成多波段共光路同步连续变焦光学系统，该光学系统能够将可见、中波和长波红外光路集成在一个系统中，并实现可见、中波以及长波红外三个波段同时、共同变焦。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：包括沿光轴依次设置的公共前固定组、公共变倍组、公共补偿组以及用于反射可见光、透射中波红外光和长波红外光的第一组分光棱镜和用于反射长波红外光、透射中波红外光的第二组分光棱镜；第一组分光棱镜的反射光路上设置有可见光后固定组，第二组分光棱镜的透射光路上设置有中波变焦比差补偿组和中波红外光后固定组，第二组分光棱镜的反射光路上设置有长波变焦比差补偿组和长波红外光后固定组。

所述的公共前固定组包括沿光轴方向依次设置的第一双弯月正透镜和第二双弯月正透镜，第一双弯月正透镜朝向物距面加有非球面，第二双弯月正透镜朝向物距面加有非球面；第一双弯月正透镜由SrF₂制成，第二双弯月正透镜由PbF₂制成。

所述的公共变倍组包括沿光轴方向依次设置的第三双弯月正透镜和双凹面负透镜，第三双弯月正透镜朝向物距面加有衍射非球面；第三双弯月正透镜和双凹面负透镜均由KCl制成。

所述的公共补偿组包括第一双凸面正透镜和第二双凸面正透镜；第一双凸面正透镜朝向物距的面加有衍射非球面，第二片透镜朝向物距的面加有非球面；第一双凸面正透镜由SrF₂制成，第二双凸面正透镜由AgGaS₂制成。

所述的第一组分光棱镜和第二组分光棱镜均由CLEARTRAN ZnS制成。

所述的可见光后固定组包括沿第一组分光棱镜的反射光路依次设置的第一胶合透镜、第三双凸面正透镜以及第二胶合透镜；其中，第一胶合透镜为一片弯月正透镜和双凹面负透镜组成的胶合透镜，第二胶合透镜为一片双凸面正透镜和双凹面负透镜组成的胶合透镜；第二胶合透镜正透镜朝向物距的面加有非球面。

所述的第一胶合透镜中，弯月正透镜和双凹面负透镜的材料分别为N-LaK₈和SF₂，第二胶合透镜中，双凸面正透镜和双凹面负透镜的材料分别为N-BaK₄和SF₁，第三双凸面正透镜由N-SF₈制成。

所述的中波红外光后固定组包括沿第二组分光棱镜的透射光路依次设置的第四双弯月正透镜、第四双凸面正透镜以及第五双弯月正透镜；第五双弯月正透镜朝向物距的面加有非球面；第四双弯月正透镜、第四双凸面正透镜以及第五双弯月正透镜均由Ge制成。

所述的长波红外光后固定组包括沿第二组分光棱镜的透射光路依次设置的第六双弯月正透镜、第五双凸面正透镜、第七双弯月正透镜、第八双弯月正透镜以及第九双弯月正透镜；第六双弯月正透镜朝向物距的面加有非球面，第五双凸面正透镜朝向物距的面加有衍射非球面。