[發明專利]一種基于自由曲面棱鏡的緊湊型紅外取景器光學系統

有效

• 申請號: 202010593410.7
• 申請日: 2020-06-27
• 公開（公告）號: CN111751915B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 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

1.一種基于自由曲面棱鏡的緊湊型紅外取景器光學系統，其特征在于，包括自由曲面棱鏡(1)、三角棱鏡(2)、窄帶濾光片(3)、近紅外探測器(4)和長波紅外探測器(5)，所述的自由曲面棱鏡(1)包括依次連接的高次非球面(101)、第二次反射自由曲面(103)、第一次反射自由曲面(102)、衍射面(105)和分光平面(104)，所述的三角棱鏡(2)包括入射平面(201)和出射球面(202)，所述的入射平面(201)與分光平面(104)緊貼，入射光線經高次非球面(101)入射后依次經過第一次反射自由曲面(102)和第二次反射自由曲面(103)反射，達到分光平面(104)時分成近紅外光線和長波紅外光線，所述的近紅外光線依次透射過分光平面(104)、入射平面(201)、出射球面(202)和窄帶濾光片(3)后達到近紅外探測器(4)上，所述的長波紅外光線在分光平面(104)上反射后由衍射面(105)出射并到達長波紅外探測器(5)上。

2.根據權利要求1所述的一種基于自由曲面棱鏡的緊湊型紅外取景器光學系統，其特征在于，該光學系統的F數為1.2～2.0，入射光瞳直徑為15mm～50mm。

3.根據權利要求1所述的一種基于自由曲面棱鏡的緊湊型紅外取景器光學系統，其特征在于，所述的第一次反射自由曲面(102)與入射光線的光軸的夾角范圍為18°～25°，所述的第二次反射自由曲面(103)與第一次反射自由曲面(102)的夾角范圍為35°～50°，所述的分光平面(104)與入射光線的光軸的夾角范圍為35°～50°。

4.根據權利要求1所述的一種基于自由曲面棱鏡的緊湊型紅外取景器光學系統，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所述的一種基于自由曲面棱鏡的緊湊型紅外取景器光學系統，其特征在于，所述的高次非球面(101)與第二次反射自由曲面(103)、分光平面(104)的相鄰邊緣均互不干涉，所述的第一次反射自由曲面(102)和衍射面(105)的相鄰邊緣互不干涉。

6.根據權利要求1所述的一種基于自由曲面棱鏡的緊湊型紅外取景器光學系統，其特征在于，所述的分光平面(104)上鍍有分光膜。

7.根據權利要求1所述的一種基于自由曲面棱鏡的緊湊型紅外取景器光學系統，其特征在于，所述的出射球面(202)與窄帶濾光片(3)之間的軸向距離為2mm～5mm，所述的窄帶濾光片(3)與近紅外探測器(4)之間的軸向距離為2mm～5mm，所述的衍射面(105)與長波紅外探測器(5)之間的軸向距離為3mm～7mm。

8.根據權利要求1所述的一種基于自由曲面棱鏡的緊湊型紅外取景器光學系統，其特征在于，所述的近紅外探測器(4)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。

9.根據權利要求1所述的一種基于自由曲面棱鏡的緊湊型紅外取景器光學系統，其特征在于，所述的長波紅外探測器(5)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所述的一種基于自由曲面棱鏡的緊湊型紅外取景器光學系統，其特征在于，所述的近紅外探測器(4)的水平方向和垂直方向的視場角分別為24°和18°，所述的長波紅外探測器(5)的水平方向和垂直方向的視場角分別為19.2°和14.4°。