[发明专利]可见光-中波红外无焦光学系统

说明书

本发明提供一种可见光‑中波红外无焦光学系统，包括：反射式物镜组和透射式目镜组；反射式物镜组包括第一反射镜和第二反射镜；透射式目镜组包括场镜组和准直镜组；第一反射镜设置中心孔；第二反射镜放在第一反射镜的前方，与第一反射镜构成卡塞格林结构；场镜组放置在第一反射镜的中央，准直镜组放置在场镜组的后方；场镜组和准直镜组由透镜组成；光束经过第一反射镜和第二反射镜的两次反射后进入场镜组，场镜组用于缩小光束范围，使缩小范围的光束进入准直镜组，经准直镜组折射后以平行光出射。本发明实现了大口径、多波段、共口径成像，结构紧凑，适装性好；具有成像质量好，传递函数高，畸变小等优点。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，特别涉及一种可见光-中波红外无焦光学系统。

背景技术

无焦光学系统即为入射和出射波前均为平面波的光学系统，对光束没有汇聚和发散作用也称做望远镜系统。无焦光学系统除了用于传统的望远镜、激光扩束以外，还可以作为成像光学系统的一部分来使用。特别是在需要像移补偿或稳像的光学系统，利用无焦光学系统对光束的缩放作用，在无焦光学系统和成像光学系统之间设置小口径平面镜(即快速反射镜Fast Steering Mirror)，通过快速反射镜转动来消除探测器曝光期间内目标和图像之间相对运动，例如卫星、机载、车辆等动平台的光学系统。

当口径超过200mm时，受透镜材料限制，光学系统已不适合采用纯透射形式实现。采用离轴反射式无焦光路，虽然能够解决大口径、多波段、共孔径难题，但加工、装调难度大且加工成本高，同时体积尺寸较大。

对于大口径、多波段、共口径的无焦光学系统设计，传统透射式光学系统受材料所限，设计难度大、系统复杂且尺寸较大。而采用离轴反射式光路，则存在加工、装调难度大且加工成本高的问题，同时体积尺寸也难以控制。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提出一种大口径、多波段、共口径的可见光-中波红外无焦光学系统，通过采用开普勒望远镜结构形式的方式，有效控制了杂光，光学系统可以分别在可见光和中波红外波段实现色差校正、场曲和畸变校正，成像质量在两个波段均达到衍射极限。

为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

本发明提供一种可见光-中波红外无焦光学系统，包括：反射式物镜组和透射式目镜组；

反射式物镜组包括第一反射镜和第二反射镜；透射式目镜组包括场镜组和准直镜组；

第一反射镜设置中心孔；第二反射镜放在第一反射镜的前方，与第一反射镜构成卡塞格林结构；场镜组放置在第一反射镜的中心孔处央，准直镜组放置在场镜组的后方；场镜组和准直镜组由透镜组成；

光束经过第一反射镜和第二反射镜的两次反射后进入场镜组，场镜组用于校正场曲和缩小光束范围，使缩小范围的光束进入准直镜组，准直镜组用于校正色差，经准直镜组折射后以平行光出射。

优选地，场镜组从光束入射方向依次包括：第一场镜、第二场镜和第三场镜，在第一场镜的后方为中间像面；光束经过第一场镜的折射后在中间像面上成像，光束再经过第二场镜和第三场镜的折射后进入准直镜组。

优选地，准直镜组从光束入射方向依次包括：第一准直透镜、第二准直透镜、第三准直透镜和第四准直透镜；第一准直透镜的前表面为凸球面，后表面为凹球面；第二准直透镜的前表面为凹球面，后表面为凸球面；第三准直透镜的前表面为凸球面，后表面为凸球面；第四准直透镜的前表面为凹球面，后表面为凸球面。

优选地，准直镜组的后方为出瞳，光束经过准直镜组的折射后变为平行光，平行光通过出瞳出射。

优选地，第一反射镜和第二反射镜为二次曲面、高次非球面或自由曲面。

优选地，第一反射镜和第二反射镜的材料分别为SiC、铝、微晶玻璃或铍铝合金。

优选地，透射式目镜组中的所有透镜为球面、二次曲面或高次非球面。