[发明专利]共光路宽窄视场组合的红外双波段成像光学系统

说明书

本发明公开了一种共光路宽窄视场组合的红外双波段成像光学系统，从物方到像方，依次包括离轴四反无焦系统、分光组和红外双波段定焦后组；离轴四反无焦系统包括四个光学元件，分光组包括可分别切入切出光路的三个分光镜；光束通过离轴四反无焦系统的四个光学元件后入射分光组切入光路的不同分光镜，再经过红外双波段定焦后组到达探测器靶面，分别形成中波红外窄视场和长波红外宽视场组合成像、中波红外宽视场和长波红外窄视场组合成像、中波红外和长波红外窄视场组合成像；分光组无分光镜切入光路时，长波、中波红外经红外双波段定焦后组透射到达探测器靶面，形成中波红外和长波红外宽视场组合成像。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种共光路宽窄视场组合的红外双波段成像光学系统。

背景技术

现有技术中，红外双波段光学系统成像体制大部分基于传统红外系统的定焦或变焦结构形式，中波红外和长波红外只能同时以某一相同视场成像，不能实现双波段不同视场组合成像，例如：中国专利申请《共光路红外双波段共焦面变焦光学系统》(专利公布号CN103197407A)提出了一种焦距460mm/153mm/46mm三档变焦，适配320×256 30微米F2.5制冷型中长波红外双色探测器；中国文献《制冷红外双波段变焦光学系统设计》(长春理工大学学报(自然科学版)，2020，43(04)：25-30)公开的光学系统，其采用焦平面阵列为320×256，像元尺寸为30μm的中长波双波段红外制冷型探测器同时接收中长波段的红外辐射，焦距80～240mm内连续变化，视场角1.4°～4.4°，F数为2.2。

发明内容

本发明的目的是，提供一种共光路宽窄视场组合的红外双波段成像光学系统，在维持红外双波段探测系统紧凑性的同时，实现中波红外和长波红外不同宽视场、窄视场组合成像。

本发明为达目的所采用的技术方案是：

本发明提供一种共光路宽窄视场组合的红外双波段成像光学系统，从物方到像方，依次包括离轴四反无焦系统、分光组和红外双波段定焦后组；

离轴四反无焦系统包括四个光学元件，分光组包括可分别切入切出光路的三个分光镜；光束通过离轴四反无焦系统的四个光学元件后入射分光组切入光路的不同分光镜，再经过红外双波段定焦后组到达探测器靶面，分别形成中波红外窄视场和长波红外宽视场组合成像、中波红外宽视场和长波红外窄视场组合成像、中波红外和长波红外窄视场组合成像；

分光组无分光镜切入光路时，长波、中波红外经红外双波段定焦后组透射到达探测器靶面，形成中波红外和长波红外宽视场组合成像。

接上述技术方案，离轴四反无焦系统包括：

主镜为离轴抛物面，主镜焦距f₁与通光口径D₁的比值0.5≤f₁/D₁≤0.65；

次镜为离轴双曲面，次镜焦距f₂与通光口径D₂的比值0.7≤f₂/D₂≤0.8；

三镜为平面反射镜，与水平入射光轴成45°夹角放置；

四镜为离轴抛物面，四镜焦距f₄与通光口径D₄的比值1≤f₄/D₄≤1.2。

接上述技术方案，分光组的每个分光镜切入光路时，均与水平入射光轴成45°夹角。

接上述技术方案，红外双波段定焦后组包括主物镜透镜组群、弯月形式的物镜、二次成像透镜组群以及正光焦度双凸形式的透镜，其F数与红外双色探测器相匹配，在分光组不切入的情况下，在中波红外宽视场及长波红外宽视场双波段成像。