[实用新型]一种紧凑型可见-红外双波段光学系统

说明书

本实用新型涉及一种紧凑型可见‑红外双波段光学系统，该系统包括可见光系统和红外系统，可见光系统包括无焦的非对称像差校正元件、正光焦度的透镜前组及透镜后组；非对称像差校正元件嵌入红外系统的正光焦度的红外第一透镜；可见光透过非对称像差校正元件到达正光焦度的透镜前组，经透镜前组汇聚到透镜后组，最后经过透镜后组成像在可见光探测器像面；红外光首先入射到红外第一透镜，经整个红外系统成像在红外探测器靶面。本实用新型采用可见光‑红外分立设计，可见和红外互不干扰，可实现工作波段可见450nm～650nm、红外8000nm～14000nm成像，在特征频率处成像质量优异，具有结构紧凑、体积小巧、重量轻等特点。

技术领域

本实用新型属于光学系统技术领域，涉及一种紧凑型可见-红外双波段光学系统。

背景技术

可见-红外双波段光学系统具有可见光和红外波段同时成像的特点，在民用、军用等各种领域有着广泛的应用。为了满足不同外界环境下快速、准确的发现、捕捉目标，并对目标进行准确的跟踪和测量，既要求光学系统能在白天提供高分辨的可见光图像，又要求系统能够在夜晚提供红外热图像，保证系统全天时的应用。

目前比较通用的技术方案仍然是采用单一波段的光学系统，其缺点在于：系统工作时间较为受限，无法满足全天时工作要求。即使采用双波段的方案，也会出现各种问题：第一、一般存在结构复杂、体积重量大等问题；第二、采用共孔径方案，会出现系统各波段相互干扰，各波段无法达到最优的成像质量；第三、目前实现双波段或多波段成像的系统大多采用折反射式结构方案，系统具有中心遮拦，较大程度的影响系统成像质量；第四、目前双波段系统较多采用共主光路，后组采用分光成像，分色镜的效率较大程度的影响系统各波段的成像效率。

由于现有双波段技术均采用折反射式前组可见-红外共光路，后组分光各波段分别成像在探测器上。由于前组采用反射式结构，系统的成像视场严重受限，一般不会超过6°；同时各波段光路相互干扰，导致系统杂散光线难以抑制，系统成像质量下降；另外系统存在分色镜，分色镜的效率较大程度影响后续系统的成像。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种紧凑型可见-红外双波段光学系统，该系统能有效抑制两个波段相互干扰，成像质量好，并且结构简单、体积较小。

为了解决上述技术问题，本实用新型的紧凑型可见-红外双波段光学系统包括可见光系统和红外系统，可见光系统包括正光焦度的透镜前组及透镜后组；其特征在于所述的可见光系统还包括无焦的非对称像差校正元件，非对称像差校正元件嵌入红外系统的正光焦度的红外第一透镜；可见光透过非对称像差校正元件到达正光焦度的透镜前组，经透镜前组汇聚到透镜后组，最后经过透镜后组成像在可见光探测器像面；红外光首先入射到红外第一透镜，经整个红外系统成像在红外探测器靶面。

所述的非对称像差校正元件嵌入红外第一透镜靠近边缘的圆孔中，用于校正系统前部保护玻璃、头罩或窗口引入的非对称像差。

进一步，本实用新型还可以包括反射镜；所述的非对称像差校正元件嵌入红外第一透镜中心的圆孔中；可见光透过非对称像差校正元件后入射到反射镜，经反射镜反射后入射到透镜后组。

本实用新型还可以包括反射镜；非对称像差校正元件嵌入在红外第一透镜的偏离中心位置的圆孔中；可见光经过非对称像差校正元件校正非对称像差后入射到反射镜，经反射镜反射后入射到透镜前组。

所述的非对称像差校正元件至少含有一片自由曲面元件，自由曲面元件的入射面为自由曲面，出射面为球面；自由曲面面形表达式如下：

r²＝x²+(y-y_dec)²