[發(fā)明專利]一種集成多波段共光路同步連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410247517.0
• 申請(qǐng)日: 2014-06-05
• 公開（公告）號(hào): CN104035190A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高明;劉鈞;呂宏;陳陽;鞏蕾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B15/163
• 分類號(hào): G02B15/163
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種集成多波段共光路同步連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著在工業(yè)檢測(cè)和安防偵察領(lǐng)域的不斷應(yīng)用以及應(yīng)用環(huán)境的日趨復(fù)雜，對(duì)成像光學(xué)系統(tǒng)的小型化、輕型化、反應(yīng)速度及實(shí)時(shí)性等性能提出了越來越高的要求。在此背景下，多個(gè)波段集成在一起的變焦光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。變焦系統(tǒng)在短焦、大視場(chǎng)時(shí)可以快速搜索、發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，在長(zhǎng)焦、小視場(chǎng)時(shí)精準(zhǔn)觀察和測(cè)量目標(biāo)，并能通過不間斷改變焦距實(shí)時(shí)跟蹤和鎖定目標(biāo)。多波段光學(xué)系統(tǒng)成為當(dāng)今光學(xué)領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)重要方向，此類系統(tǒng)可以對(duì)被測(cè)物進(jìn)行多波段檢測(cè)，對(duì)不同輻射波段被測(cè)物同時(shí)檢測(cè)，多波段光學(xué)系統(tǒng)能夠得到更多的探測(cè)信息和對(duì)不同光譜特性的被測(cè)物進(jìn)行綜合探測(cè)和精準(zhǔn)觀測(cè)，此外多波段光學(xué)系統(tǒng)探測(cè)范圍寬、適用范圍廣，能夠適應(yīng)更為復(fù)雜、多變的應(yīng)用環(huán)境。

目前多波段變焦光學(xué)系統(tǒng)不同波段系統(tǒng)是單獨(dú)設(shè)計(jì)，然后裝夾在一起組成多波段光學(xué)系統(tǒng)，具體來說，可見、中波和長(zhǎng)波紅外光學(xué)系統(tǒng)是可見系統(tǒng)和中波和長(zhǎng)波紅外系統(tǒng)三個(gè)單獨(dú)系統(tǒng)的組合，導(dǎo)致系統(tǒng)體積較為龐大?，F(xiàn)有的多波段變焦光學(xué)系統(tǒng)由于不同波段并非同時(shí)、同步鎖定目標(biāo)，因此光路切換后需重新搜索目標(biāo)直至發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后，調(diào)整焦距才能再次對(duì)目標(biāo)進(jìn)行觀測(cè)，光路切換過程耗時(shí)長(zhǎng)，大大降低了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和反應(yīng)速度，當(dāng)被跟蹤和測(cè)量的目標(biāo)快速移動(dòng)的情況下還可能會(huì)丟失目標(biāo)。此外，系統(tǒng)不同波段間變焦范圍和焦距不相同，當(dāng)光切換后，很可能超出觀測(cè)距離而不能精確地跟蹤和測(cè)量目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種可見光、中波及長(zhǎng)波紅外三個(gè)波段共口徑共光路的集成多波段共光路同步連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)能夠?qū)⒖梢?、中波和長(zhǎng)波紅外光路集成在一個(gè)系統(tǒng)中，并實(shí)現(xiàn)可見、中波以及長(zhǎng)波紅外三個(gè)波段同時(shí)、共同變焦。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：包括沿光軸依次設(shè)置的公共前固定組、公共變倍組、公共補(bǔ)償組以及用于反射可見光、透射中波紅外光和長(zhǎng)波紅外光的第一組分光棱鏡和用于反射長(zhǎng)波紅外光、透射中波紅外光的第二組分光棱鏡；第一組分光棱鏡的反射光路上設(shè)置有可見光后固定組，第二組分光棱鏡的透射光路上設(shè)置有中波變焦比差補(bǔ)償組和中波紅外光后固定組，第二組分光棱鏡的反射光路上設(shè)置有長(zhǎng)波變焦比差補(bǔ)償組和長(zhǎng)波紅外光后固定組。

所述的公共前固定組包括沿光軸方向依次設(shè)置的第一雙彎月正透鏡和第二雙彎月正透鏡，第一雙彎月正透鏡朝向物距面加有非球面，第二雙彎月正透鏡朝向物距面加有非球面；第一雙彎月正透鏡由SrF₂制成，第二雙彎月正透鏡由PbF₂制成。

所述的公共變倍組包括沿光軸方向依次設(shè)置的第三雙彎月正透鏡和雙凹面負(fù)透鏡，第三雙彎月正透鏡朝向物距面加有衍射非球面；第三雙彎月正透鏡和雙凹面負(fù)透鏡均由KCl制成。

所述的公共補(bǔ)償組包括第一雙凸面正透鏡和第二雙凸面正透鏡；第一雙凸面正透鏡朝向物距的面加有衍射非球面，第二片透鏡朝向物距的面加有非球面；第一雙凸面正透鏡由SrF₂制成，第二雙凸面正透鏡由AgGaS₂制成。

所述的第一組分光棱鏡和第二組分光棱鏡均由CLEARTRAN?ZnS制成。

所述的可見光后固定組包括沿第一組分光棱鏡的反射光路依次設(shè)置的第一膠合透鏡、第三雙凸面正透鏡以及第二膠合透鏡；其中，第一膠合透鏡為一片彎月正透鏡和雙凹面負(fù)透鏡組成的膠合透鏡，第二膠合透鏡為一片雙凸面正透鏡和雙凹面負(fù)透鏡組成的膠合透鏡；第二膠合透鏡正透鏡朝向物距的面加有非球面。

所述的第一膠合透鏡中，彎月正透鏡和雙凹面負(fù)透鏡的材料分別為N-LaK₈和SF₂，第二膠合透鏡中，雙凸面正透鏡和雙凹面負(fù)透鏡的材料分別為N-BaK₄和SF₁，第三雙凸面正透鏡由N-SF₈制成。

所述的中波紅外光后固定組包括沿第二組分光棱鏡的透射光路依次設(shè)置的第四雙彎月正透鏡、第四雙凸面正透鏡以及第五雙彎月正透鏡；第五雙彎月正透鏡朝向物距的面加有非球面；第四雙彎月正透鏡、第四雙凸面正透鏡以及第五雙彎月正透鏡均由Ge制成。

所述的長(zhǎng)波紅外光后固定組包括沿第二組分光棱鏡的透射光路依次設(shè)置的第六雙彎月正透鏡、第五雙凸面正透鏡、第七雙彎月正透鏡、第八雙彎月正透鏡以及第九雙彎月正透鏡；第六雙彎月正透鏡朝向物距的面加有非球面，第五雙凸面正透鏡朝向物距的面加有衍射非球面。