[發明專利]具有雙波段和雙視場的共口徑紅外自由曲面棱鏡光學系統

有效

• 申請號: 202010593406.0
• 申請日: 2020-06-27
• 公開（公告）號: CN111751914B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 王占山;余俊;沈正祥;王旭
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G02B5/04
• 分類號: G02B5/04;G02B17/08;G02B27/10;G03B13/02
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 翁惠瑜

1.一種具有雙波段和雙視場的共口徑紅外自由曲面棱鏡光學系統，其特征在于，包括第一自由曲面棱鏡(1)、第二自由曲面棱鏡(2)、窄帶濾光片(3)、長波紅外探測器(4)和近紅外探測器(5)，所述的第一自由曲面棱鏡(1)包括依次連接的高次非球面(101)、第二自由曲面(103)、第一自由曲面(102)和衍射面(104)，所述的第二自由曲面棱鏡(2)包括依次連接的入射面(204)、出射球面(203)、第三自由曲面(201)和第四自由曲面(202)，所述的第一自由曲面(102)和入射面(204)重合，入射光線經高次非球面(101)入射后經由第一自由曲面(102)分光，其中長波紅外光線經過第一自由曲面(102)和第二自由曲面(103)反射后由衍射面(104)出射至長波紅外探測器(4)上，近紅外光線依次透射過第一自由曲面(102)和入射面(204)，并依次經過第三自由曲面(201)和第四自由曲面(202)反射，然后依次經過出射球面(203)和窄帶濾光片(3)后，出射至近紅外探測器(5)上。

2.根據權利要求1所述的一種具有雙波段和雙視場的共口徑紅外自由曲面棱鏡光學系統，其特征在于，該光學系統的F數為0.8～3.0，入射光瞳直徑為15mm～50mm。

3.根據權利要求1所述的一種具有雙波段和雙視場的共口徑紅外自由曲面棱鏡光學系統，其特征在于，所述的第一自由曲面(102)與光軸的夾角范圍為18°～25°，所述的第二自由曲面(103)與第一自由曲面(102)的夾角范圍為35°～50°，所述的第三自由曲面(201)與光軸的夾角范圍為18°～25°，所述的第三自由曲面(201)與第四自由曲面(202)的夾角范圍為35°～50°。

4.根據權利要求1所述的一種具有雙波段和雙視場的共口徑紅外自由曲面棱鏡光學系統，其特征在于，所述的高次非球面(101)與入射光瞳重合。

5.根據權利要求1所述的一種具有雙波段和雙視場的共口徑紅外自由曲面棱鏡光學系統，其特征在于，所述的高次非球面(101)和第二自由曲面(103)、衍射面(104)的相鄰邊緣均互不干涉，所述的第一自由曲面(102)和衍射面(104)、出射球面(203)的相鄰邊緣均互不干涉，所述的第三自由曲面(201)和出射球面(203)的相鄰邊緣互不干涉。

6.根據權利要求1所述的一種具有雙波段和雙視場的共口徑紅外自由曲面棱鏡光學系統，其特征在于，所述的第一自由曲面(102)上鍍有分光膜。

7.根據權利要求1所述的一種具有雙波段和雙視場的共口徑紅外自由曲面棱鏡光學系統，其特征在于，所述的出射球面(203)與窄帶濾光片(3)的軸向距離為3mm～15mm，所述的窄帶濾光片(3)與近紅外探測器(5)的軸向距離為3mm～10mm，所述衍射面(104)與長波紅外探測器(4)的軸向距離為3mm～7mm。

8.根據權利要求1所述的一種具有雙波段和雙視場的共口徑紅外自由曲面棱鏡光學系統，其特征在于，在長波紅外波段的水平方向和垂直方向的視場角為分別為30°和24°，在近紅外波段的水平方向和垂直方向的視場角為分別為15°和12°。

9.根據權利要求1所述的一種具有雙波段和雙視場的共口徑紅外自由曲面棱鏡光學系統，其特征在于，所述的長波紅外探測器(4)的單個像素大小為17μm或30μm，總像素數為640×480，尺寸為10.88mm×8.16mm，長波紅外響應波段范圍為8μm～12μm，長波紅外的中心工作波長為10μm。

10.根據權利要求1所述的一種具有雙波段和雙視場的共口徑紅外自由曲面棱鏡光學系統，其特征在于，所述的近紅外探測器(5)的單個像素大小為10μm或12μm，總像素數為1280×1024，尺寸為12.8mm×10.24mm，近紅外的中心工作波長為1.064μm。