[發明專利]一種光電吊艙的光學系統

有效

• 申請號: 202110883591.1
• 申請日: 2021-08-03
• 公開（公告）號: CN113325578B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 代劍峰;姜明;侯欣華
• 申請（專利權）人: 北京中星時代科技有限公司
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00
• 代理公司: 重慶百潤洪知識產權代理有限公司 50219
• 代理人: 劉子鈺

1.一種光電吊艙的光學系統，其特征在于，包括：折射窗系統、RC系統、分光系統、可見光成像光學系統以及紅外光成像光學系統；

所述折射窗系統，采用兩塊透明窗組成拼接窗口；所述拼接窗口的材料為藍寶石，設入射到所述拼接窗口中的上下入射光線在透明窗中的折射角分別為θ₁和θ₂，藍寶石折射率為n，透明窗厚度為d，D₁和D₂分別為上下入射光線在透明窗中的光程，上下入射光線的光程差ΔD為：

ΔD=D₁-D₂=nd/cos(?₂)-nd/cos(?₁)；

所述RC系統，包括主鏡和次鏡，所述RC系統的光學參數通過像差理論確定；所述RC系統光學參數包括：主、次鏡的曲率半徑、,偏心率、以及他們之間的距離，

；

；

；

；

；

其中，為中心遮欄比，為次鏡放大率，為主鏡的焦距，d為主鏡與次鏡間隔；

所述分光系統，用于反射所述RC系統出射的可見光使其進入所述可見光成像光學系統，透射所述RC系統出射的紅外光使其進入所述紅外光成像光學系統；

所述可見光成像光學系統具有透鏡組，通過所述透鏡組校正所述分光系統產生的色差μ，所述透鏡組中各個透鏡的參數滿足下式，從而消除色差：

μ=Φ₁/v₁+Φ₂/v₂+Φ₃/v₃；

其中，Φ₁、Φ₂、Φ₃為所述透鏡組各個透鏡的光焦度；v₁、v₂、v₃為各個透鏡材料的阿貝數；

所述紅外光成像光學系統具有調節透鏡組、反射鏡以及聚焦透鏡組，計算所述紅外光成像光學系統中各個透鏡像面的冷像等效溫差，分析冷反射最嚴重的透鏡面，根據分析結果，對調節透鏡組焦距進行調節，調節完畢后再次計算各個透鏡面的冷像等效溫差，直至紅外光成像光學系統中各個透鏡面上的冷反射現象得到明顯的減弱；

所述冷像等效溫差NITD通過下式計算：

；

其中，NITD_ij為紅外光成像光學系統的探測器光敏面上像元i發出的冷光線在第j個透鏡表面上發生反射又回探測器光敏面所形成的冷反射引起的像面照度不均勻的等效溫差，λ₁和λ₂分別為紅外光成像光學系統最短和最長波長，T_H為紅外光成像光學系統所處環境的溫度，T_D為探測器光敏面的溫度，T_MS為被觀測目標的背景溫度，Rd(λ)為探測器的光譜響應率，t_j為第j個透鏡表面到探測器的透過率，t₀為所述紅外光成像光學系統的透過率，R_j為第j個透鏡表面的反射率，N(λ,T)為黑體輻射亮度。

2.根據權利要求1所述的光電吊艙的光學系統，其特征在于，所述分光系統包括分光鏡和兩個反射鏡，所述分光鏡采用氟化鎂作為基片，表面依次貼覆有氟化鎂膜層、硫化鋅膜層和金剛石膜層，所述兩個反射鏡均采用五棱鏡反射鏡。

3.根據權利要求1所述的光電吊艙的光學系統，其特征在于，所述可見光成像光學系統中用于成像的可見光探測器采用的是CCD圖像傳感器，所述紅外光成像光學系統中用于成像的紅外系統探測器采用制冷型探測器。

4.根據權利要求1所述的光電吊艙的光學系統，其特征在于，可見光成像光學系統中的透鏡組由五片透鏡組成，沿著光路方向實現正負交錯的結構。

5.根據權利要求1所述的光電吊艙的光學系統，其特征在于，所述調節透鏡組由四片透鏡組成，沿光軸方向上依次為：凸面朝向像側的彎月形鍺正透鏡，凸面朝向物側的彎月形鍺正透鏡，凸面朝向物側的彎月形鍺正透鏡以及凸面朝向像側的彎月形硒化鋅負透鏡。