[发明专利]宽波段紧凑型大视场平行光管光学系统

说明书

本发明涉及一种宽波段紧凑型大视场平行光管光学系统，包括第一反射镜、第二反射镜、靶板、滤光片、光源、反光杯；光源为白炽灯或卤素灯，发出宽谱段光谱；光路出射顺序为，光源发出宽谱段光谱，经由反光杯整形，后经滤光片生成工作波段0.4～14μm的光谱，再经由靶板生成点目标或星点靶或四杆靶，再经由第二反射镜反射至第一反射镜，再经由第一反射镜反射至第二反射镜，再经由第二反射镜反射至第一反射镜，后以平行光出射，其中光线分别在第二反射镜、第一反射镜上反射两次。该光学系统具有宽波段、大视场、构型紧凑的优点。

技术领域

本发明涉及机载光电产品性能检测领域，具体是一种宽波段紧凑型大视场平行光管光学系统。

背景技术

应用在机载光电探测领域的光学系统通常具有多个工作波段，典型的如可见光0.4-0.9μm、激光1.064μm、中波3-5μm、长波8-14μm。其对应检测用平行光管一般为反射式平行光管。这类平行光管多采用单反射镜系统或双反射镜系统实现，其中单镜系统为抛物面；双镜系统多采用主镜抛物面，次镜双曲面实现设计，总得来说其光学有效测试视场均不足0.5°。另一方面，对于单反射镜系统，其焦长比接近1；对于双反射镜系统，其焦长比在2左右，通常为了保证靶板的加工精度以及测试精度，光管的焦距都比较大，这就造成光管体积往往较大。无论是较小的光学有效测试视场，还是较大的体积，这都使得在非实验室环境下使用测试极其不便。

发明内容

要解决的技术问题

为了解决非实验室环境下多谱段、大焦长比、大视场三方面的实际测试需求，本发明提出一种宽波段紧凑型大视场平行光管光学系统。

技术方案

一种宽波段紧凑型大视场平行光管光学系统，所需光学焦距f＝500mm、口径100mm，视场角2.1°、F数5、波段0.4～14μm、光源尺寸Φ20mm，光路总长68mm；其特征在于包括第一反射镜、第二反射镜、靶板、滤光片、反光杯、光源；光路出射顺序为，光源发出宽谱段光谱，经由反光杯整形，后经滤光片生成工作波段0.4～14μm的光谱，再经由靶板生成点目标或星点靶或四杆靶，再经由第二反射镜反射至第一反射镜，再经由第一反射镜反射至第二反射镜，再经由第二反射镜反射至第一反射镜，后以平行光出射。

本发明进一步的技术方案：所述的反光杯为反射型器件，可对光源进行整形，提高光源照度。

本发明进一步的技术方案：所述的光源为白炽灯或卤素灯，发出高亮度宽谱段光谱。

本发明进一步的技术方案：所述的光源也可为高温黑体。

本发明进一步的技术方案：所述的靶板为标准球面，降低了系统校正像差的难度，从而为实现大视场设计提供基础。

本发明进一步的技术方案：所述的滤光片[4]对宽光谱光源进行滤波，生成0.4～14μm光谱，也可生成0.4～14μm光谱段内的任意光谱段，如0.4～0.9μm或3～5μm或8～12μm。

本发明进一步的技术方案：所述的第一反射镜[1]采用非球面设计，第二反射镜[2]采用分段非球面设计；

所述的非球面表达式如下：

其中，z是沿光轴方向上的光学表面矢高；c为曲率半径；k为二次曲面圆锥系数；r为光轴垂向上的半径高度；A是4次项系数；B是6次项系数；C是8次项系数；D是10次项系数。

本发明进一步的技术方案：上述的光学元件材料和支撑件材料的线膨胀系数应选择一致或接近，实现光学系统在较宽的温度范围内具有良好的光束准直性能。

有益效果