[发明专利]一种可见光、短波红外双波段共孔径长焦光学系统

说明书

本发明涉及一种可见光、短波红外双波段共孔径长焦光学系统，所述光学系统包括公共镜组A、分光棱镜B、可见光镜组C以及短波红外镜组D，所述公共镜组A和分光棱镜B沿入射光路自左向右设置，分光棱镜B将来自公共镜组A的出射光分成两路，两路光路分别经过可见光镜组C和短波红外镜组D进行成像，所述公共镜组A、分光棱镜B以及可见光镜组C形成可见光光路；所述公共镜组A、分光棱镜B以及短波红外镜组D形成短波红外光路。该光学系统结构紧凑，可对目标分别同时进行可见光和短波红外双波段成像，两个波段光路具有相同的相对孔径和焦距，可实现全天候远距离目标高分辨率成像。

技术领域：

本发明属于光电技术领域，尤其涉及一种可见光、短波红外双波段共孔径长焦光学系统。

背景技术：

航空侦察是军事侦察的重要组成部分，可在短时间内获取宽正面、大纵深的情报，其中机载光电设备对地、海进行成像侦察，对目标的搜索、识别、跟踪具有重要作用。随着各类伪装技术的发展，目标侦察识别的难度也随之增大，单波段的成像侦察逐渐难以满足复杂的战场环境。为了满足不同的环境同时实现全天候的侦察，目前一般采用可见光与红外双波段光学系统。

可见光成像技术成熟，可以实现高分辨率探测，但易受到恶劣天气的影响且不适用于夜晚等弱光照环境；红外热成像技术通过被探测目标的红外辐射特性进行目标识别，具有抗干扰性、可全天候探测等优点，但其成像画面为红外辐射图像，与人眼的视觉感受相差较大，容易影响对目标的识别，而且红外材料大多造价昂贵，红外探测器需要致冷使得系统整体尺寸变大。

短波红外成像与可见光的灰度图像特征相似，成像对比度高，目标细节表达清晰，在目标识别方面，是红外热成像技术的重要补充。在大气辉光的夜视条件下，光子辐照度主要分布在1.0-1.8μm的短波红外波段范围内，这使得短波红外夜视成像具有显著的先天优势，且短波红外成像受大气散射作用小，透雾、霭、烟尘能力较强，有效探测距离远，对气候条件和战场环境的适应性明显优于可见光成像。在0.9-1.7μm波段内，军用激光光源技术成熟，使得短波红外InGaAs焦平面成像在隐秘主动成像应用中具有显著的对比优势。综上，可见光/短波红外双波段成像在航空侦察等军用领域具有广阔的应用前景。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种可见光、短波红外双波段共孔径长焦光学系统，结构紧凑、合理，可对目标分别同时进行可见光和短波红外双波段成像。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种可见光、短波红外双波段共孔径长焦光学系统，所述光学系统包括公共镜组A、分光棱镜B、可见光镜组C以及短波红外镜组D，所述公共镜组A和分光棱镜B沿入射光路自左向右设置，分光棱镜B将来自公共镜组A的出射光分成两路，两路光路分别经过可见光镜组C和短波红外镜组D进行成像，所述公共镜组A、分光棱镜B以及可见光镜组C形成可见光光路；所述公共镜组A、分光棱镜B以及短波红外镜组D形成短波红外光路。

进一步的，所述可见光光路和短波红外光路具有相同的相对孔径和焦距。

进一步的，所述公共镜组A包括从左往右依次设置的次反射镜A2和主反射镜A1；所述可见光镜组C位于分光棱镜B的后侧，可见光镜组C包括从左往右依次设置的正月牙透镜C1、正月牙透镜C2、负月牙透镜C3、可见光滤色片C4；所述短波红外镜组D位于分光棱镜B的上侧，短波红外镜组D包括从左往右依次设置的反射镜D1、负月牙透镜D2、正月牙透镜D3、双凸透镜D4、短波红外滤色片D5。

进一步的，所述主反射镜A1的反射面为中心开孔的二次曲面，所述次反射镜A2的反射面为二次曲面。

进一步的，所述主反射镜A1的二次曲线常数为-1.255，次反射镜A2的二次曲线常数为-3.821，主反射镜A1与次反射镜A2的间隔为155.0mm。

进一步的，所述主反射镜A1和次反射镜A2均采用K9玻璃材料。

进一步的，所述分光棱镜B的分光面镀有分光膜。