【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学成像，具体提供一种共轴双光宽光谱物镜光学系统。
技术介绍
1、随着科学技术的发展，夜视物镜产品层出不穷，如昼夜监控设备、夜间辅助车载驾驶影像、高清夜视相机、昼夜通用瞄准镜、望远镜、车载和机载驾驶仪，以及边境、河道安防监控等。传统的物镜主要有白光物镜、微光物镜、红外物镜等，都是单一光路，成像效果受光谱的影响，在各种极端下环境成像效果受光谱影响局限性大，随着技术发展，单一波段的昼夜成像系统，已无法满足现阶段的应用需要。
2、现有的多光谱融合技术采用的多数是两个镜头，体积大不利于产品体积的控制，同时带来质量也大，多个通光口径也不利于密封，同时图像因入射光不在一个光轴上，使得两路成像有偏轴现象；也有多光路共轴的光学系统，但是结构复杂、引入非球面不易加工、成本高、体积大、视场小、相对孔径小，成像质量一般。
3、如公告号为cn214959732u、公告日为2021年11月30日的中国技术专利，其公开了一种用于昼夜观察的长焦距微光和红外融合观察系统，该设计只有保护窗口和分光片是共口径宽光谱，后面成像系统都是独立的，并非严格意义上的共轴双光宽光谱物镜光学系统设计，并且该设计主要针对微光与中波红外，存在光谱范围小、相对孔径小和结构复杂等问题。
4、如公布号为cn117666120a、公布日为2024年3月8日的中国专利技术专利，其公开了一种多功能光学系统，该设计的相对孔径小且结构复杂，相对孔径小使系统获得的环境能量少，机构复杂镜组多导致能量损失增加，从而导致系统获取能量少，在外界环境差的时候，
5、如公告号为cn215219295u、公告日为2021年12月17日的中国技术专利，其公开了一种三波段共孔径光学系统，该设计的光谱是选取0.4um~0.6um、8um~12um波段，相对孔径分别是可见光f#2和红外f#1，同时该设计可见光部分引入了一个非球面，红外部分引入了四个非球面，使其加工难度大大增加，成本更高。
6、因此，亟需提供一种口径大、成像质量高、结构简单、多光谱同时成像且便于图像融合的物镜光学系统。
技术实现思路
1、本专利技术为解决上述问题，提供了一种共轴双光宽光谱物镜光学系统，采用8个全球面镜片构建了共轴双光宽光谱物镜光学系统，实现了微光波段0.6μm~0.9μm、f#1.4，红外波段8μm~12μm、f#0.9的大口径光学设计，具有结构简单、易加工、成本低、质量轻、成像效果好、分辨率高等优点。
2、本专利技术提供的共轴双光宽光谱物镜光学系统，包括：
3、沿入射光的传播路径依次设有：第一透镜、第二透镜和分光镜，所述第一透镜具有正光焦度，所述第二透镜具有负光焦度，所述第一透镜和所述第二透镜均为可透过0.6~12μm波段光的球面镜；
4、所述分光镜将入射光中的长波红外波段射入第一单元，将入射光中的微光波段射入第二单元；
5、其中，在所述第一单元中，沿长波红外波段的传播路径依次设有：第三透镜和第四透镜，所述第三透镜和所述第四透镜均为具有正光焦度的球面镜；
6、在所述第二单元中，沿微光波段的传播路径依次设有：第五透镜、第六透镜、第七透镜和第八透镜，所述第五透镜和所述第六透镜均为具有正光焦度的球面镜，所述第七透镜和所述第八透镜构成负光焦度的胶合镜结构，所述第七透镜和所述第八透镜对微光波段的折射率不同，用以消除色差。
7、优选的，所述第一透镜为双凸面球面镜，其表面设有光阑。
8、优选的，所述分光镜为平面透镜，对长波红外波段具有反射作用，对微光波段具体透射作用，所述分光镜的前表面和/或后表面镀有增透膜。
9、优选的，所述增透膜为金属诱导层，增强所述分光镜对长波红外波段的反射作用，增强所述分光镜对微光波段的透射作用。
10、优选的，所述第三透镜和第四透镜均为凸凹面球面镜。
11、优选的，所述第五透镜和所述第六透镜均为凸凹面球面镜。
12、优选的，所述第七透镜为凸凹面球面镜，所述第八透镜为双凹面球面镜。
13、优选的，所述第一单元的后端设有红外探测器，所述第二单元的后端设有微光探测器，所述红外探测器与所述微光探测器的像元比例等于所述第一单元与所述第二单元的焦距比例，便于所述红外探测器获得的红外图像与所述微光探测器获得的微光图像进行融合。
14、优选的，所述第一透镜的光学口径大于所述第二透镜的光学口径，所述第二透镜的光学口径大于其余透镜的光学口径。
15、与现有技术相比，本专利技术能够取得如下有益效果：
16、本专利技术将红外成像单元和微光成像单元共用第一透镜和第二透镜，通过分光镜实现长波红外波段和微光波段的分离，通过各个玻璃透镜的组合形成无能量损失的共轴双光宽光谱物镜光学系统，能够同时在微光波段（0.6~0.9μm）和长波红外波段（8~12μm）成像，本专利技术的红外成像单元和微光成像单元实现了变口径设计，充分利用了第一透镜的通光孔径提高系统成像质量的同时有效控制体积和质量。而传统光学系统通常需要两个独立的物镜来分别处理这两个波段，相较于传统光学系统，本专利技术减少了透镜数量，降低了结构复杂度，具有体积更小、质量更轻等优点；并且由于红外成像单元和微光成像单元的入射光为同一光轴，所以双光路成像时无偏轴现象；在传统的双物镜系统在远近目标切换成像时，如需看清各自目标需各自独立调节像面，相对较慢，本专利技术只需调节共用的第一透镜和第二透镜相对距离间隔即可，方便快捷。
17、本专利技术的红外成像单元的有效焦距为50mm、f#0.9、视场9.7°、后截距6.5mm，当空间截止频率为50时，mtf＞0.33，成像质量好，尤其适用于像元10μm、分辨率640×512的红外探测器；微光成像单元的有效焦距为80mm、f#1.4、视场12°、后截距8mm的微光光学系统，当空间截止频率为32时，mtf＞0.7，成像质量好，尤其适用于像元16μm、分辨率800×600的微光探测器，并且红外成像单元和微光成像单元的有效焦距的比例按照红外像元尺寸和微光像元尺寸的比例进行设计，实现红外成像单元和微光成像单元的等比成像，在微光与红外成像融合时，无需插值和抽点，减少插值计算量，图像质量更好且成像速度更快。其中，f#0.9和f#1.4均表示成像单元的光圈大小，f#是一个衡量镜头光圈开口比的参数，也称为f-stop或f-number。f#的值是通过将镜头（即成像单元）的焦距除以其入瞳直径（即光圈开口的实际直径）来计算的。f#越小，表示光圈开口越大，允许更多的光线进入镜头。
18、本专利技术采用了极大口径的第一透镜，利用第一透镜承担系统的主要屈光度，可以有效减小后面剩余透镜的光学口径，剩余透镜的体积和质量也有降低，充分利用了第一透镜的通光孔径，提高了系统成像质量的同时有效系统的体积和质量，便于随身携带，更适用于实际应用；并且本专利技术仅包本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种共轴双光宽光谱物镜光学系统，其特征在于，沿入射光的传播路径依次设有：第一透镜、第二透镜和分光镜，所述第一透镜具有正光焦度，所述第二透镜具有负光焦度，所述第一透镜和所述第二透镜均为可透过0.6~12μm波段光的球面镜；
2.如权利要求1所述的共轴双光宽光谱物镜光学系统，其特征在于，所述第一透镜为双凸面球面镜，其表面设有光阑。
3.如权利要求1所述的共轴双光宽光谱物镜光学系统，其特征在于，所述分光镜为平面透镜，对长波红外波段具有反射作用，对微光波段具体透射作用，所述分光镜的前表面和/或后表面镀有增透膜。
4.如权利要求3所述的共轴双光宽光谱物镜光学系统，其特征在于，所述增透膜为金属诱导层，增强所述分光镜对长波红外波段的反射作用，增强所述分光镜对微光波段的透射作用。
5.如权利要求1所述的共轴双光宽光谱物镜光学系统，其特征在于，所述第三透镜和第四透镜均为凸凹面球面镜。
6.如权利要求1所述的共轴双光宽光谱物镜光学系统，其特征在于，所述第五透镜和所述第六透镜均为凸凹面球面镜。
7.如权利要求1所述的共轴双光宽
8.如权利要求1所述的共轴双光宽光谱物镜光学系统，其特征在于，所述第一单元的后端设有红外探测器，所述第二单元的后端设有微光探测器，所述红外探测器与所述微光探测器的像元比例等于所述第一单元与所述第二单元的焦距比例，便于所述红外探测器获得的红外图像与所述微光探测器获得的微光图像进行融合。
9.如权利要求1所述的共轴双光宽光谱物镜光学系统，其特征在于，所述第一透镜的光学口径大于所述第二透镜的光学口径，所述第二透镜的光学口径大于其余透镜的光学口径。
...【技术特征摘要】
1.一种共轴双光宽光谱物镜光学系统，其特征在于，沿入射光的传播路径依次设有：第一透镜、第二透镜和分光镜，所述第一透镜具有正光焦度，所述第二透镜具有负光焦度，所述第一透镜和所述第二透镜均为可透过0.6~12μm波段光的球面镜；
2.如权利要求1所述的共轴双光宽光谱物镜光学系统，其特征在于，所述第一透镜为双凸面球面镜，其表面设有光阑。
3.如权利要求1所述的共轴双光宽光谱物镜光学系统，其特征在于，所述分光镜为平面透镜，对长波红外波段具有反射作用，对微光波段具体透射作用，所述分光镜的前表面和/或后表面镀有增透膜。
4.如权利要求3所述的共轴双光宽光谱物镜光学系统，其特征在于，所述增透膜为金属诱导层，增强所述分光镜对长波红外波段的反射作用，增强所述分光镜对微光波段的透射作用。
5.如权利要求1所述的共轴双光宽光谱物镜光学系统，...
【专利技术属性】
技术研发人员：白晶，张明超，张尧禹，梁国龙，白越，裴信彪，
申请(专利权)人：长春长光博翔无人机有限公司，
类型：发明
国别省市：
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