[发明专利]一种共口径反射式多光谱光学系统

说明书

本发明公开了一种共口径反射式多光谱光学系统，用于将无穷远处的可见、短波、中波和长波波段的目标辐射成像在相应的探测器上，整个光路分为两个部分：1用于将光束进行准直缩束的望远系统；2用于所有波段成像的成像系统。望远系统光路从光束入射方向依次排布包括主镜1，次镜2，三镜3，四镜4，快速反射镜5，成像系统光路依次排布包括成像反射镜6，成像反射镜7，成像反射镜8，成像转折平面反射镜9；本发明为全反射式系统，能够实现多种波段共光路成像，具有结构紧凑、重量轻、成像稳定质量好、可在宽温度内正常工作等优点。

技术领域

本发明属于光学器件技术领域，具体涉及一种共口径反射式多光谱光学系统。

背景技术

在工业检测和国防军事应用领域，为了在不同外界环境下快速、及时的发现超远距离目标并实现对超远目标的实时跟踪和精确测量，既要求得到目标的可见光图像，还需要得到目标的红外图像，同时对光学系统的口径提出很高的要求。可见和红外结合的多光谱光学系统其可见光能被人眼接受，观测方便，而且在夜间和微光条件下，以及在有雾或有遮挡时红外系统具有良好的烟雾、尘埃穿透能力，无昼夜限制受环境影响小等优点。

而且，对于高空侦察或侦察打击型大型机载平台而言，为提高目标探测/识别能力，要求其负载的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。这要求该光学系统具有极长的焦距，长焦距即意味着大口径，同时为了实现机载环境中成像的稳定，需要增加基于快速反射镜的二级稳定伺服控制，这就要求光路中必须存在平行光路，因此此类光学系统可以分为两个组成部分：1将光线准直缩束的望远镜系统；2进行成像的成像系统。目前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，这两个光学系统通常是单独设计的、分离的，在使用时需要两个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，不能适用于高空侦察或侦察打击型机载平台。

为了克服上述缺陷，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201310248836.9的中国专利申请文件中公开了一种红外和可见光共口径共光路变焦成像光学系统，红外和可将光共用前固定组、变焦组和补偿组，然后通过棱镜分光各自通后固定组成像。

上述两种专利为了实现多光谱共口径系统，都采用了或者部分采用的透射元件，这种方案中要求对透射元件在红外和可见光波段均有较高的透过率，这种材料目前常见的有多光谱ZnS，氟化物晶体(MgF2，CaF2和BaF2等)，蓝宝石等，它们价格较贵，而且一些氟化物材料具有一定水溶性，对环境湿度要求较高。另外含有透射式元件的系统对温度变化敏感，需要单独进行消热和温控设计，提高了系统成本和设计难度。

而全反射式共口径光多光谱学系统由于在多波段均有很高的反射率，结构紧凑重量轻，而且具有很好的温度稳定性，具有很好的应用前景。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种共口径反射式多光谱光学系统，本发明实现了长焦距多波段光学系统共口径成像，且具有结构相对紧凑、重量轻、成像质量好、可在较宽温度下稳定工作的特点。

一种共口径反射式光学系统，包括望远系统光路和成像系统光路；

所述望远系统光路从光束入射方向依次包括主镜1，次镜2，第三反射镜3，第四反射镜4以及快速反射镜5；

所述成像系统光路依次排布包括第六反射镜6，第七反射镜7，第八反射镜8以及成像镜组；

其中，主镜1、次镜2、第三反射镜3和第四反射镜4在同一光轴上，主镜1和次镜2形成卡塞格林结构形式；第三反射镜3位于次镜2所成的第一像面之后；第四反射镜4位于次镜2与第三反射镜3之间，接收第三反射镜3的反射光线，并将其反射至快速反射镜5；快速反射镜5位于望远系统光路的光轴上方；