[实用新型]一种大口径多波段折反前置望远光学系统

说明书

本实用新型涉及一种大口径多波段折反前置望远光学系统，沿着光线入射方向依次设置次镜、主镜及准直镜组；其中主镜和次镜构成卡塞格林式折反光学结构，所述准直镜组在光轴上依次排列第一透镜、第二透镜、第三透镜，所述第一透镜位于卡塞格林式折反光学结构的焦点以内，所述第一透镜为凸面朝向物侧的负弯月形透镜，所述第二透镜为凸面朝向物侧的平凸透镜，所述第三透镜为凹面朝向物侧的正弯月形透镜，卡塞格林式折反光学结构和准直镜组依次安装于镜架内。

技术领域

本实用新型涉及一种光学系统，具体涉及一种大口径多波段折反前置望远光学系统。

背景技术

红外成像探测系统具有各种天候环境下探测能力强、虚警率低和静默探测的特点，广泛应用于地面、空中平台的目标探测和识别等应用中。空中平台的大口径长焦距红外成像系统，空间分辨率高，具备对远距离地面目标的探测识别能力。同样的，为了获得远距离激光测距能力，增大激光探测光学系统的接收口径是最有效的方法。针对这两种需求，分孔径结构利用两个单独的光学分别接收红外辐射能量和激光反射能量，两光路互不制约，具有设计难度相对较低，其缺点是体积、重量很难约束。共孔径式结构则有共同的前置光学系统和利用分光镜将不同波段光分开的后置学系统。前置光学系统需要合理矫正双波段的像差；分光镜的存在会引入像差，入射光平行入射则会显著降低引入的像差和降低分光镜装调难度。波段光学系统的镜架材料、光学材料的热胀冷缩以及光学材料的温度折射率系数会使镜头光焦度发生变化，产生离焦现象，使成像质量恶化。在中国专利CN 109298517《一种多光谱同轴折反式无焦光学系统》，介绍了一种折反式无焦光学系统，也即共孔径光学系统中的前置望远系统，系统利用卡式折反结构加上一次聚焦在进行准直的光学设计，实现了0.4-0.9μm和3-5μm两个波段的无焦设计，但是该设计虽然采用了多达七片透镜，仍没有实现系统的消热差设计，整个光学系统的实用性严重不足。现有的前置望远折反光学系统，都存在消热差能力差，导致整个光学系统实用性存在严重限制的问题。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种大口径多波段折反前置望远光学系统，它适用于红外和激光波段，在满足大口径、易加工和易装调的同时，还能够实现光学式被动消热差，在-40～50℃温度范围内具有良好的成像效果。

本实用新型的目的是这样实现的：一种大口径多波段折反前置望远光学系统，沿着光线入射方向依次设置次镜、主镜及准直镜组；其中主镜和次镜构成卡塞格林式折反光学结构，所述准直镜组在光轴上依次排列第一透镜、第二透镜、第三透镜，所述第一透镜位于卡塞格林式折反光学结构的焦点以内，所述第一透镜为凸面朝向物侧的负弯月形透镜，所述第二透镜为凸面朝向物侧的平凸透镜，所述第三透镜为凹面朝向物侧的正弯月形透镜，卡塞格林式折反光学结构和准直镜组依次安装于镜架内。

所述第一透镜、第二透镜、第三透镜由多光谱CVD ZnS材料制成。

所述光学系统主镜、次镜的材料为熔石英、微晶玻璃或碳化硅。

所述第一透镜、第二透镜或第三透镜至少设有一个非球面。

所述主镜的反射球面的曲率半径为-390mm～-380mm，所述次镜的反射球面曲率半径为-200mm～-190mm，所述第一透镜的凸球面的曲率半径为105mm～115mm，所述第一透镜的凹球面的曲率半径为35mm～45mm，所述第二透镜的凸球面的曲率半径为90mm～100mm，所述第三透镜的凹面顶点曲率半径为-60mm～-50mm，所述第三透镜的凸球面的曲率半径为-50mm～-40mm。

所述第三透镜朝向物面的镜面为非球面，该镜面的偶次项非球面方程中，非球面系数：4th为-1.5529e-006，6th为-8.3530e-010，8th为1.5821e-012，10th为-3.7671e-015。