[實用新型]一種可見光、中波紅外和長波紅外三波段光學成像系統

有效

• 申請號: 201220504680.7
• 申請日: 2012-09-27
• 公開（公告）號: CN203217159U
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 王虎;薛要克;劉杰;劉陽;劉美瑩;張潔;林上民
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G02B17/08
• 分類號: G02B17/08;G02B27/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 楊引雪

技術領域

本發明涉及光電技術領域，涉及一種可見光、中波紅外和長波紅外三波段光學成像系統，尤其涉及一種適合空間環境的用于航天非合作目標探測系統中的多光譜輕小型探測光學系統。?

背景技術

隨著光學技術和電子技術的發展,對空間光學載荷的技術指標要求也越來越高,輕小型、高分辨率、多波段探測光學相機在航天領域中的需求日益增強。為了實現高分辨率、多波段探測的技術指標,通常是設計三個獨立的適用于特定波段的光學相機，比如要同時實現可見光、中波紅外和長波紅外三波段，一般方法是設計三個獨立的光路接探測器構成單獨獨立的三個光學相機，在夜晚可用中波紅外和長波紅外探測目標，先用長波紅外相機捕獲到目標，再用中波紅外相機跟蹤目標，在白天用可見光相機對目標進行跟蹤捕獲。在航天應用中,為了提高空間光學相機的可靠性,需要盡量減少設備部件,同時滿足空間載荷要求成像好、體積小、重量輕和功耗小的特點。本文提出了一種共用主鏡，在次鏡位置鍍特殊膜反射可見光波段和中波紅外波段，透射長波紅外波段，并在主鏡和次鏡之間加入一個平面反射鏡對光路進行折軸，實現可見光、中波紅外和長波紅外三波段探測的輕小型、一體化光學相機，該相機結構緊湊、三個波段范圍內成像質量均接近衍射極限，可應用于航天空間非合作目標多光譜探測相機中。?

發明內容

本發明提供一種可見光、中波紅外和長波紅外三波段光學成像系統，其主要解決了現有多光譜相機結構笨重、光學系統復雜的問題。該可見光、中波紅外和長波紅外三波段光學成像系統結構輕小、光學元件少、成像質量好、輕小、一體化多光譜探測、工程可實現性強。?

本發明的具體技術解決方案如下：?

該可見光、中波紅外和長波紅外三波段光學成像系統包括用于反射可見?光波段、中波紅外波段和長波紅外三波段的第一反射鏡，反射可見光波段和中波紅外波段，透射長波紅外波段的第二反射鏡，透射可見光波段和中波紅外波段，反射長波紅外波段的第三反射鏡；所述第二反射鏡設置于第一反射鏡和第三反射鏡中間，第一反射鏡中心設置有通孔，通孔的直徑小于第三反射鏡的直徑。?

上述可見光波段經第一反射鏡、第二反射鏡反射，再經第三反射鏡透射后，再經依次設置的適用于可見光波段的第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡構成可見光成像系統光路，可見光成像系統的工作波段為400～900nm，所述第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡的光焦度分別為正、負、正。?

上述長波紅外波段經第一反射鏡反射，第二反射鏡透射后，再經依次設置的適用于長波紅外波段的第四透鏡和第五透鏡后構成長波紅外成像系統光路，長波紅外成像系統的工作波段為9300～10500nm；所述第四透鏡、第五透鏡的光焦度分別為正、負。?

上述中波紅外波段經第一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡反射后，再經依次設置的適用于中波紅外波段的第六透鏡、第七透鏡和第八透鏡后構成中波紅外成像系統光路，中波紅外成像系統的工作波段為3700～4800nm；所述第六透鏡、第七透鏡、第八透鏡的光焦度分別為正、負、負。?

上述第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡均為球面鏡；所述第一透鏡焦距f₄應滿足：-0.25f＜f₄＜-0.16f，第二透鏡焦距f₅應滿足：-0.51f＜f₅＜-0.12f，第三透鏡焦距f₆應滿足：-0.86f＜f₆＜-0.53f，其中f為可見光波段總焦距。?

上述第四透鏡為非球面鏡，第五透鏡是球面鏡；所述第四透鏡焦距f₈應滿足：-72fˋ＜f₈＜-54fˋ，第五透鏡焦距f₉應滿足：-0.46fˋ＜f₉＜-0.22fˋ，其中fˋ為長波紅外波段總焦距。?

上述第六透鏡、第七透鏡、第八透鏡均為球面鏡；所述第六透鏡焦距f₁₁應滿足：-2.21fˋˋ＜f₁₁＜-1.03fˋˋ，第七透鏡焦距f₁₂應滿足：-5.47fˋˋ＜f₁₂＜-3.62fˋˋ，第八透鏡焦距f₁₃應滿足：-0.48fˋˋ＜f₁₃＜-0.31fˋˋ，其中fˋˋ為中波紅外波段總焦距。?

上述第三反射鏡和第一反射鏡成45°夾角，第一反射鏡為非球面為雙曲面的反射鏡，第三反射鏡為平面反射鏡。?

上述第一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡、透鏡均為鈦合金透鏡。?