【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光电，具体涉及紧凑型同轴折返式三波段共口径光电。
技术介绍
1、在科技迅猛发展、应用场景愈发复杂的当下，军事侦察、伪装识别、环境监测、地质勘探等诸多领域，对信息获取的完整性与精准度提出了更高要求。在这些领域中，单一波段成像仅能反映目标某一方面物理特性的短板日益突出，已难以满足多样化的实际需求。
2、由于不同光谱波段下，目标呈现出的光学特征差异明显，多波段图像融合技术应运而生。该技术整合多个波段的图像信息，能实现对目标更精准、更全面的认知，达成全天候、宽覆盖、高分辨率的目标观测。比如，中波红外能利用目标与背景的温差，在夜间准确探测并识别目标；短波红外具有穿透烟雾的能力，可在复杂环境中获取清晰图像细节，为精准分析提供有力支撑；激光可实现对目标的瞄准与引导精确制导，短波红外还能探测短波波段内的激光光斑，三者结合，能高效获取远距离目标的外形、方位及运动状态信息。
3、为满足远距离目标探测需求，增大光学系统的通光口径和焦距成为必然。大口径、多波段、轻小型化的光电载荷，已成为当前的发展趋势。分口径式成像系统是常见的多波段成像方案，它将多套独立的单波段光学系统简单组合。但这种成像系统因分布式结构存在诸多缺点，除了体积庞大，实现小型轻量化极为困难，严重影响系统机动性，极大限制了其应用领域，使其难以直接应用于军事侦察、伪装识别、环境监测、地质勘探等对设备性能和成像质量要求严苛的领域，同时增加操作人员作业难度外，还存在显著的色差问题。由于各单波段光学系统的光学材料、设计结构以及成像原理存在差异，在进行多波段图像
技术实现思路
1、本专利技术为了解决现有的分口径式光学系统难以小型化、轻量化以及色差的问题，提供了一种紧凑型同轴折返式三波段多功能共口径光学系统，采用同轴折返式无焦物镜搭配后组光路的结构，实现激光、短波红外、中波红外共孔径以及激光发射与接收一体化光学设计，提高了系统目标探测、定位瞄准以及激光引导的性能；同时，同轴折返式无焦物镜通过引入多光谱材料，可校正成像过程中的色差。
2、所述一种紧凑型同轴折返式三波段多功能共口径光学系统包括：
3、同轴折返式无焦物镜、激光发射光路、短波成像光路和中波成像光路；
4、激光发射光路发射激光光束经同轴折返式无焦物镜出射至目标，目标反射激光光束和短波红外光束至同轴折返式无焦物镜，同时目标辐射中波红外光束至同轴折返式无焦物镜，同轴折返式无焦物镜反射激光光束和短波红外光束至短波成像光路成像，同轴折返式无焦物镜反射中波红外光束至中波成像光路成像；
5、同轴折返式无焦物镜包括：主镜、次镜、多波段准直透镜组件和第一反射镜；
6、激光发射光路包括：激光光源、准直扩束组件、第二分光镜和第一分光镜；
7、短波成像光路包括：第一分光镜、第二分光镜、短波红外成像组件和短波红外探测器靶面；
8、中波成像光路包括：第一分光镜、中波红外成像组件和中波红外探测器靶面。
9、进一步，同轴折返式无焦物镜包括同轴出射光路和同轴入射光路；在同轴出射光路中，激光发射光路出射的激光光束依次经过第一反射镜、多波段准直透镜组件、次镜和主镜后出射至目标；在同轴入射光路中，主镜接收到的激光光束、短波红外光束和中波红外光束依次经过主镜、次镜、多波段准直透镜组件和第一反射镜后出射到第一分光镜；主镜和次镜的像方焦点和多波段准直透镜组件的物方焦点重合。
10、进一步，在所述多波段准直透镜组件中，入射光束依次经过多波段准直第一透镜、多波段准直第二透镜、多波段准直第三透镜和多波段准直第四透镜；所述多波段准直透镜组件中各透镜的材料包括多光谱硫化锌、氟化钙和尖晶石；
11、所述主镜中心挖孔，其反射面为凹面非球面；所述次镜反射面为凸面非球面；所述多波段准直透镜组件具有正的光焦度，设置于所述次镜与所述第一反射镜之间；所述多波段准直透镜组件设置于主镜中心挖孔孔洞所在的水平线上；所述第一反射镜与竖直面呈45°放置。
12、进一步，在激光发射光路中激光光源发射的激光光束依次经过准直扩束组件、第二分光镜和第一分光镜后出射至同轴折返式无焦物镜。
13、进一步，在准直扩束组件中，激光光束依次经过激光准直扩束第一透镜、激光准直扩束第二透镜、激光准直扩束第三透镜、激光准直扩束第四透镜、激光准直扩束第五透镜、激光准直扩束第六透镜和激光准直扩束第七透镜后出射至第二分光镜；
14、所述激光准直扩束第一透镜、激光准直扩束第四透镜、激光准直扩束第六透镜和激光准直扩束第七透镜为具有正光焦度的弯月形球面透镜；所述激光准直扩束第二透镜和激光准直扩束第五透镜为具有负光焦度的双凹形球面透镜；所述激光准直扩束第三透镜为具有正光焦度的双凸形球面透镜。
15、进一步，在短波成像光路中，同轴折返式无焦物镜反射的激光光束和短波红外光束经第一分光镜反射后，经过第二分光镜分为激光光束和短波红外光束，所述短波红外光束再经短波红外成像组件出射至短波红外探测器靶面成像；所述激光光束射入激光光源；
16、所述第一分光镜设置于同轴折返式无焦物镜与中波红外成像组件纵向之间，用以将入射的光束分解为中波红外光束、短波红外光束和激光光束，所述第一分光镜用以透射中波红外光束，反射短波红外光束和激光光束；所述第二分光镜设置于第一分光镜与短波红外成像组件横向之间，所述第二分光镜用以将入射的光束分解为短波红外光束和激光光束，所述第二分光镜用以透射短波红外光束，反射激光光束；所述第一分光镜和所述第二分光镜均与水平面呈45°放置。
17、进一步，在所述短波红外成像组件中，短波红外光束依次经过短波红外第一反射镜、短波红外第一胶合透镜、短波红外第二胶合透镜、短波红外第一透镜、短波红外第二透镜和短波红外第二反射镜；
18、所述短波红外第一胶合透镜包括：短波红外第一胶合透镜一和短波红外第一胶合透镜二；所述短波红外第二胶合透镜包括：短波红外第二胶合透镜一、短波红外第二胶合透镜二。
19、进一步，在中波成像光路中，同轴折返式无焦物镜反射的中波红外光束经第一分光镜透射后，再经中波红外成像组件出射至中波红外探测器靶面成像。
20、进一步，在中波红外成像组件中，中波红外光束依次经过中波红外第一透镜、中波红外第二透镜、中波红外第一反射镜、中波红外第三透镜、中波红外第二反射镜、中波红外第四透镜、中波红外第五透镜、中波红外第六透镜、中波红外探测器窗片和中波红外探测器滤光片；
21、所述中波红外第一透镜、中波红外第四透镜和中波红外第六透镜为具有正光焦度的弯月形球面透镜，所述中波红外第二透镜和中波红外第五透镜为具有负光焦度的弯月形球面透镜，所述中波红外第一反射镜和中波红外第二反射镜均为与水平面本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种紧凑型同轴折返式三波段多功能共口径光学系统，其特征在于，所述系统包括：同轴折返式无焦物镜、激光发射光路、短波成像光路和中波成像光路；
2.根据权利要求1所述的一种紧凑型同轴折返式三波段多功能共口径光学系统，其特征在于，同轴折返式无焦物镜包括同轴出射光路和同轴入射光路；在同轴出射光路中，激光发射光路出射的激光光束依次经过第一反射镜（L4）、多波段准直透镜组件（L3）、次镜（L2）和主镜（L1）后出射至目标；在同轴入射光路中，主镜（L1）接收到的激光光束、短波红外光束和中波红外光束依次经过主镜（L1）、次镜（L2）、多波段准直透镜组件（L3）和第一反射镜（L4）后出射到第一分光镜（L5）；主镜（L1）和次镜（L2）的像方焦点和多波段准直透镜组件（L3）的物方焦点重合。
3.根据权利要求2所述的一种紧凑型同轴折返式三波段多功能共口径光学系统，其特征在于，在所述多波段准直透镜组件（L3）中，入射光束依次经过多波段准直第一透镜（L31）、多波段准直第二透镜（L32）、多波段准直第三透镜（L33）和多波段准直第四透镜（L34）；所述多波段准直透镜组件（L3）中
4.根据权利要求2所述的一种紧凑型同轴折返式三波段多功能共口径光学系统，其特征在于，在激光发射光路中激光光源（S2）发射的激光光束依次经过准直扩束组件（L8）、第二分光镜（L7）和第一分光镜（L5）后出射至同轴折返式无焦物镜。
5.根据权利要求4所述的一种紧凑型同轴折返式三波段多功能共口径光学系统，其特征在于，在准直扩束组件（L8）中，激光光束依次经过激光准直扩束第一透镜（L81）、激光准直扩束第二透镜（L82）、激光准直扩束第三透镜（L83）、激光准直扩束第四透镜（L84）、激光准直扩束第五透镜（L85）、激光准直扩束第六透镜（L86）和激光准直扩束第七透镜（L87）后出射至第二分光镜（L7）；
6.根据权利要求2所述的一种紧凑型同轴折返式三波段多功能共口径光学系统，其特征在于，在短波成像光路中，同轴折返式无焦物镜反射的激光光束和短波红外光束经第一分光镜（L5）反射后，经过第二分光镜（L7）分为激光光束和短波红外光束，所述短波红外光束再经短波红外成像组件（L9）出射至短波红外探测器靶面（S3）成像；所述激光光束射入激光光源（S2）；
7.根据权利要求6所述的一种紧凑型同轴折返式三波段多功能共口径光学系统，其特征在于，在所述短波红外成像组件（L9）中，短波红外光束依次经过短波红外第一反射镜（L91）、短波红外第一胶合透镜（L92）、短波红外第二胶合透镜（L93）、短波红外第一透镜（L94）、短波红外第二透镜（L95）和短波红外第二反射镜（L96）；
8.根据权利要求2所述的一种紧凑型同轴折返式三波段多功能共口径光学系统，其特征在于，在中波成像光路中，同轴折返式无焦物镜反射的中波红外光束经第一分光镜（L5）透射后，再经中波红外成像组件（L6）出射至中波红外探测器靶面（S1）成像。
9.根据权利要求8所述的一种紧凑型同轴折返式三波段多功能共口径光学系统，其特征在于，在中波红外成像组件（L6）中，中波红外光束依次经过中波红外第一透镜（L61）、中波红外第二透镜（L62）、中波红外第一反射镜（L63）、中波红外第三透镜（L64）、中波红外第二反射镜（L65）、中波红外第四透镜（L66）、中波红外第五透镜（L67）、中波红外第六透镜（L68）、中波红外探测器窗片（L69）和中波红外探测器滤光片（L610）；
10.根据权利要求1所述的一种紧凑型同轴折返式三波段多功能共口径光学系统，其特征在于，所述中波红外光束的波长为3~5微米；所述短波红外光束的波长为0.9~1.7微米；所述激光光束的波长为0.9~1.7微米。
...【技术特征摘要】
1.一种紧凑型同轴折返式三波段多功能共口径光学系统，其特征在于，所述系统包括：同轴折返式无焦物镜、激光发射光路、短波成像光路和中波成像光路；
2.根据权利要求1所述的一种紧凑型同轴折返式三波段多功能共口径光学系统，其特征在于，同轴折返式无焦物镜包括同轴出射光路和同轴入射光路；在同轴出射光路中，激光发射光路出射的激光光束依次经过第一反射镜（l4）、多波段准直透镜组件（l3）、次镜（l2）和主镜（l1）后出射至目标；在同轴入射光路中，主镜（l1）接收到的激光光束、短波红外光束和中波红外光束依次经过主镜（l1）、次镜（l2）、多波段准直透镜组件（l3）和第一反射镜（l4）后出射到第一分光镜（l5）；主镜（l1）和次镜（l2）的像方焦点和多波段准直透镜组件（l3）的物方焦点重合。
3.根据权利要求2所述的一种紧凑型同轴折返式三波段多功能共口径光学系统，其特征在于，在所述多波段准直透镜组件（l3）中，入射光束依次经过多波段准直第一透镜（l31）、多波段准直第二透镜（l32）、多波段准直第三透镜（l33）和多波段准直第四透镜（l34）；所述多波段准直透镜组件（l3）中各透镜的材料包括多光谱硫化锌、氟化钙和尖晶石；
4.根据权利要求2所述的一种紧凑型同轴折返式三波段多功能共口径光学系统，其特征在于，在激光发射光路中激光光源（s2）发射的激光光束依次经过准直扩束组件（l8）、第二分光镜（l7）和第一分光镜（l5）后出射至同轴折返式无焦物镜。
5.根据权利要求4所述的一种紧凑型同轴折返式三波段多功能共口径光学系统，其特征在于，在准直扩束组件（l8）中，激光光束依次经过激光准直扩束第一透镜（l81）、激光准直扩束第二透镜（l82）、激光准直扩束第三透镜（l83）、激光准直扩束第四透镜（l84）、激光准直扩束第五透镜（l85）、激光准直扩束第六透镜（l86）和激光准直扩束第七透镜...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵阳，戴明，孟繁星，洪永丰，
申请(专利权)人：长春通视光电技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。