CN114895447A - 一种共口径多视场红外光学*** - Google Patents

一种共口径多视场红外光学*** Download PDF

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Abstract

本申请提供的共口径多视场红外光学***，采用折反式共口径中波红外光学结构，大视场和小视场同时从所述主反射镜(1)窗口中接收，不需要另外开窗口，最终在一个红外探测器上接收，在不增加窗口数量和不增加***成本的前提下，保证长焦焦距，还能使得短焦时***不存在遮拦。

Description

一种共口径多视场红外光学***
技术领域
本发明属于红外成像技术领域，具体涉及一种共口径多视场红外光学***。
背景技术
光电探测***，根据需求的不同常需要红外成像***具备大小两个视场分别用于目标识别和大范围搜索功能。针对制冷型中波红外光学***，透射式多视场结构受限红外材料尺寸，一般口径不能太大，导致长焦焦距也有限，限制了***的分辨率。采用多窗口结构，如果采用单独光路，单独探测器，则会占用***体积，增加***成本，如果采用共探测器结构，则会增加***复杂度，提升***装调难度。
发明内容
鉴于此，有必要针对现有技术存在的缺陷提供一种在不增加窗口数量和不增加***成本的前提下，保证长焦焦距，还能使得短焦时***不存在遮拦的共口径多视场红外光学***。
为解决上述问题，本发明采用下述技术方案：
本申请提供了一种共口径多视场红外光学***，包括：主反射镜(1)、次反射镜(2)、准直镜组(14)、短焦成像镜组(7)及长焦成像镜组(15)，所述主反射镜(1)及所述次反射镜(2)组成卡塞格林***，所述主反射镜(1)为抛物面，直径为D1，所述次反射镜(2)为双曲面，直径为D2，所述准直镜组(14)、短焦成像镜组(7)及长焦成像镜组(15)均包括若干个沿光路设置的透镜，所述短焦成像镜组(7)对应大视场光学***，所述长焦成像镜组(15)对应小视场光学***，所述短焦成像镜组(7)及长焦成像镜组(15)可通过切换实现光路接入，其中：
中波红外辐射入射到所述主反射镜(1)再反射到所述次反射镜(2)，经过所述次反射镜(2)反射后形成一次像面，所述一次像面再入射到所述准直镜组(14)，经过所述准直镜组(14)后将红外发散光束准直成平行光路，所述平行光路再入射到所述长焦成像镜组(15)或短焦成像镜组(7)；
当所述小视场透镜组(15)切入光路时，所述小视场透镜组(15)的光轴与所述准直镜组(14)的光轴重合，所述准直镜组(14)的入瞳位于所述主反射镜(1)附近，所述小视场光学***焦距为F1，所述小视场光学***的入瞳大小d1等于所述主反射镜(1)口径D1；
当所述大视场透镜组(7)切入光路时，所述大视场透镜组(7)的光轴偏离所述准直镜组(14)的光轴，所述准直镜组(14)的入瞳位于所述主反射镜(1)边缘和所述次反射镜(2)遮拦中间的位置，所述大视场光学***的入瞳口径d2小于所述主反射镜(1)口径D1。
在其中一些实施例中，所述主反射镜(1)为抛物面，所述次反射镜(2)为双曲面。
在其中一些实施例中，所述准直镜组(14)包括沿光路设置的透镜(3)、透镜(4)、透镜(5)及透镜(6)，所述透镜(3)、透镜(4)及透镜(5)为弯月透镜，所述透镜(6)为双凸透镜。
在其中一些实施例中，所述短焦成像镜组(7)包含沿光路设置的透镜(8)、透镜(9)、透镜(10)、透镜(11)、透镜(12)及透镜(13)。
在其中一些实施例中，所述长焦成像镜组(18)包含沿光路设置的透镜(16)、透镜(17)、透镜(18)、透镜(19)、透镜(20)及透镜(21)。
本申请采用上述技术方案具备下述效果：
本申请提供的共口径多视场红外光学***，中波红外辐射入射到所述主反射镜(1)再反射到所述次反射镜(2)，经过所述次反射镜(2)反射后形成一次像面，所述一次像面再入射到所述准直镜组(14)，经过所述准直镜组(14)后将红外发散光束准直成平行光路，所述平行光路再入射到所述长焦成像镜组(15)或短焦成像镜组(7)；当所述小视场透镜组(15)切入光路时，所述小视场透镜组(15)的光轴与所述准直镜组(14)的光轴重合，所述准直镜组(14)的入瞳位于所述主反射镜(1)附近，所述小视场光学***的入瞳大小等于所述主反射镜(1)口径；当所述大视场透镜组(7)切入光路时，所述大视场透镜组(7)的光轴偏离所述准直镜组(14)的光轴，所述准直镜组(14)的入瞳位于所述主反射镜(1)边缘和所述次反射镜(2)遮拦中间的位置，所述大视场光学***的入瞳口径小于所述主反射镜(1)口径，本申请提供的共口径多视场红外光学***，采用折反式共口径中波红外光学结构，大视场和小视场同时从所述主反射镜(1)窗口中接收，不需要另外开窗口，最终在一个红外探测器上接收，在不增加窗口数量和不增加***成本的前提下，保证长焦焦距，还能使得短焦时***不存在遮拦。
此外，本申请提供的共口径多视场红外光学***，通过所述长焦成像镜组(15)或短焦成像镜组(7)进行切换，并适当离轴，实现了短焦口径离轴的方案，避免了短焦时次反射镜(2)遮拦的情况，使得长短焦能够共窗口，这样能够保证多视场的同时，不增加平台体积，提升长焦的口径，提升***的作用距离。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的共口径多视场红外光学***的长焦光路图。
图2为本申请实施例提供的共口径多视场红外光学***的短焦光路图。
图3为本申请实施例提供的共口径多视场红外光学***的长焦和短焦入瞳位置示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
请参阅图1至图3，本申请提供的共口径多视场红外光学***，包括：主反射镜(1)、次反射镜(2)、准直镜组(14)、短焦成像镜组(7)及长焦成像镜组(15)。以下详细说明各个光学部件具体实现方式。
所述主反射镜(1)及所述次反射镜(2)组成卡塞格林***。可以理解，卡式***的焦距为f1，卡式***能够有效解决大口径接收问题，同时压缩***体积。
具体地，反射镜(1)为抛物面，直径为D1；次反射镜(2)为双曲面，直径为D2。
所述短焦成像镜组(7)对应大视场光学***，所述长焦成像镜组(15)对应小视场光学***，所述短焦成像镜组(7)及长焦成像镜组(15)可通过切换实现光路接入。
具体地，所述准直镜组(14)、短焦成像镜组(7)及长焦成像镜组(15)均包括若干个沿光路设置的透镜。
具体地，所述准直镜组(14)包括沿光路设置的透镜(3)、透镜(4)、透镜(5)及透镜(6)，所述透镜(3)、透镜(4)及透镜(5)为弯月透镜，所述透镜(6)为双凸透镜。
具体地，所述短焦成像镜组(7)包含沿光路设置的透镜(8)、透镜(9)、透镜(10)、透镜(11)、透镜(12)及透镜(13)。
具体地，所述长焦成像镜组(18)包含沿光路设置的透镜(16)、透镜(17)、透镜(18)、透镜(19)、透镜(20)及透镜(21)。
上述共口径多视场红外光学***的工作方式如下：
中波红外辐射首先入射到主反射镜(1)，然后反射到次反射镜(2)，经过次反射镜(2)反射后，形成一次像面，在一次像面后入射到准直镜组(14)，经过准直镜组(14)后将红外发散光束准直成平行光路，所述平行光路再入射到所述长焦成像镜组(15)或短焦成像镜组(7)，短焦成像镜组(7)对应大视场光学***，长焦成像镜组(15)对应小视场光学***，通过结构切换实现。当长焦成像镜组(15)切入时，长焦成像镜组(15)的光轴与准直***的光轴重合，***的入瞳位于主镜附近，小视场***焦距为F1，小视场入瞳大小d1等于主反射镜口径D1；当短焦成像镜组(7)切入光路时，此时光学***为大视场结构，大视场***焦距为F2，短焦成像镜组(7)的光轴偏离准直***的光轴，偏离量为L，***的入瞳位于主镜边缘和次镜遮拦中间的位置，大视场入瞳(22)的口径d2小于主镜口径D1。偏离量L和大视场入瞳直径d2取值范围可以根据次反射镜(2)D2和主反射镜(1)口径D1以及准直镜组(14)焦距f2计算得到，一般光学领域专业人员都可以做到。
可以理解，对于同轴折反多视场中波红外光学***，由于采用制冷探测器的红外***需要冷阑匹配，保持恒定F数，切到短焦时，口径变小，会产生很严重的中心遮拦，因此无法在同一口径中实现，只能增加新的窗口，在体积有限的光学平台中，只能缩小长焦的口径，降低作用距离。本申请通过短焦成像镜组(7)及长焦成像镜组(15)切换，并适当离轴，实现了短焦口径离轴的方案，避免了短焦时次镜遮拦的情况，使得长短焦能够共窗口，这样能够保证多视场的同时，不增加平台体积，提升长焦的口径，提升***的作用距离。
本申请提供的共口径多视场红外光学***，采用折反式共口径中波红外光学结构，大视场和小视场同时从所述主反射镜(1)窗口中接收，不需要另外开窗口，最终在一个红外探测器上接收，在不增加窗口数量和不增加***成本的前提下，保证长焦焦距，还能使得短焦时***不存在遮拦。
此外，本申请提供的共口径多视场红外光学***，通过所述长焦成像镜组(15)或短焦成像镜组(7)进行切换，并适当离轴，实现了短焦口径离轴的方案，避免了短焦时次反射镜(2)遮拦的情况，使得长短焦能够共窗口，这样能够保证多视场的同时，不增加平台体积，提升长焦的口径，提升***的作用距离。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (5)

1.一种共口径多视场红外光学***，其特征在于，包括：主反射镜(1)、次反射镜(2)、准直镜组(14)、短焦成像镜组(7)及长焦成像镜组(15)，所述主反射镜(1)及所述次反射镜(2)组成卡塞格林***，所述准直镜组(14)、短焦成像镜组(7)及长焦成像镜组(15)均包括若干个沿光路设置的透镜，所述短焦成像镜组(7)对应大视场光学***，所述长焦成像镜组(15)对应小视场光学***，所述短焦成像镜组(7)及长焦成像镜组(15)可通过切换实现光路接入，其中：
中波红外辐射入射到所述主反射镜(1)再反射到所述次反射镜(2)，经过所述次反射镜(2)反射后形成一次像面，所述一次像面再入射到所述准直镜组(14)，经过所述准直镜组(14)后将红外发散光束准直成平行光路，所述平行光路再入射到所述长焦成像镜组(15)或短焦成像镜组(7)；
当所述小视场透镜组(15)切入光路时，所述小视场透镜组(15)的光轴与所述准直镜组(14)的光轴重合，所述准直镜组(14)的入瞳位于所述主反射镜(1)附近，所述小视场光学***的入瞳大小等于所述主反射镜(1)口径；
当所述大视场透镜组(7)切入光路时，所述大视场透镜组(7)的光轴偏离所述准直镜组(14)的光轴，所述准直镜组(14)的入瞳位于所述主反射镜(1)边缘和所述次反射镜(2)遮拦中间的位置，所述大视场光学***的入瞳口径小于所述主反射镜(1)口径。
2.根据权利要求1所述的共口径多视场红外光学***，其特征在于，所述主反射镜(1)为抛物面，所述次反射镜(2)为双曲面。
3.根据权利要求1所述的共口径多视场红外光学***，其特征在于，所述准直镜组(14)包括沿光路设置的透镜(3)、透镜(4)、透镜(5)及透镜(6)，所述透镜(3)、透镜(4)及透镜(5)为弯月透镜，所述透镜(6)为双凸透镜。
4.根据权利要求1所述的共口径多视场红外光学***，其特征在于，所述短焦成像镜组(7)包含沿光路设置的透镜(8)、透镜(9)、透镜(10)、透镜(11)、透镜(12)及透镜(13)。
5.根据权利要求1所述的共口径多视场红外光学***，其特征在于，所述长焦成像镜组(18)包含沿光路设置的透镜(16)、透镜(17)、透镜(18)、透镜(19)、透镜(20)及透镜(21)。
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