一種可見光/紅外光雙波段光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種可見光/紅外光雙波段光學(xué)系統(tǒng)，屬于連續(xù)變焦光學(xué)設(shè)備技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在工業(yè)檢測和國防軍事應(yīng)用領(lǐng)域，為了在不同外界環(huán)境下快速、及時的發(fā)現(xiàn)目標 并實現(xiàn)對目標的實時跟蹤和精確測量，既要求得到目標的可見光圖像，還需要得到目標的 紅外圖像。隨著社會的發(fā)展，單一波段的光學(xué)系統(tǒng)越來越難以滿足實際使用需求，多波段甚 至全波段混合光學(xué)系統(tǒng)得到了快速發(fā)展，多波段光學(xué)系統(tǒng)和變焦光學(xué)系統(tǒng)相結(jié)合的光學(xué)系 統(tǒng)因其觀測范圍廣、測量精確而得到了廣泛應(yīng)用。變焦距系統(tǒng)是一種焦距可連續(xù)變化，而像 面保持穩(wěn)定，且在變焦過程中像質(zhì)保持良好的光學(xué)系統(tǒng)。可見光和紅外結(jié)合的雙波段光學(xué) 系統(tǒng)其可見光能被人眼接受，觀測方便，而且在夜間和微光條件下，以及在有霧或有遮擋時 紅外系統(tǒng)具有良好的煙霧、塵埃穿透能力，無晝夜限制受環(huán)境影響小，隱蔽性好等優(yōu)點。在 觀察條件良好時用可見光波段，在光強較弱、夜間時用紅外光路觀察，兩者配合使用可有效 提高跟蹤和測量目標的速度和效率。
[0003] 而且，對于高空偵察或偵察打擊型大型機載平臺而言，為提高目標探測/識別能 力，要求其負載的光學(xué)系統(tǒng)具有空間分辨率高、作用距離遠、識別概率高等特點。這要求該 光學(xué)系統(tǒng)具有極長的焦距，長焦距即意味著大口徑，目前國內(nèi)外對于可見光變焦光學(xué)系統(tǒng) 和紅外變焦光學(xué)系統(tǒng)的研究均有涉及，但這兩個光學(xué)系統(tǒng)是單獨設(shè)計的、分離的，在使用時 需要兩個光學(xué)系統(tǒng)才能夠?qū)崿F(xiàn)所需功能，這會造成系統(tǒng)體積過大、重量太重，不能適用于高 空偵察或偵察打擊型大型機載平臺。為了克服上述缺陷，申請?zhí)枮?01310248836. 9的中國 專利申請文件中公開了一種雙波段共口徑共光路共變焦成像光學(xué)系統(tǒng)，包括公共變焦組部 分，分光棱鏡，可見光后組和紅外光后組，其中，公共變焦組部分由依次設(shè)置的公共前固定 組、公共變倍組和公共補償組組成，通過調(diào)節(jié)公共變倍組和公共補償組實現(xiàn)可見與紅外同 步調(diào)節(jié)，但是，由于可見光光學(xué)系統(tǒng)和紅外光學(xué)系統(tǒng)的變倍比不相同，這就意味著兩波段情 況下的可觀測距離、觀測范圍不相同，也就造成有時無法精確地跟蹤和測量目標的后果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種可見光/紅外光雙波段光學(xué)系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有的共光 路共變焦成像光學(xué)系統(tǒng)無法精確地跟蹤和測量目標的問題。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括一種可見光/紅外光雙波段光學(xué)系統(tǒng)，包括 分光板、可見光通道分系統(tǒng)和紅外光通道分系統(tǒng)，經(jīng)所述分光板分光后的可見光輸入給所 述可見光通道分系統(tǒng)，經(jīng)所述分光板分光后的紅外光輸入給所述紅外光通道分系統(tǒng)；所述 可見光通道分系統(tǒng)包括依次同軸設(shè)置的光焦度為正的第一前固定組、光焦度為負的第一變 倍組、光焦度為負的第一補償組和光焦度為正的第一后固定組，所述第一補償組和第一后 固定組之間的光路上設(shè)有第一光闌，通過第一變倍組和第一補償組的相對運動來實現(xiàn)該可 見光通道分系統(tǒng)的變焦；所述第一變倍組由四個透鏡組成，依次為：第一變倍透鏡、第二變 倍透鏡、第三變倍透鏡和第四變倍透鏡，所述第一變倍透鏡為彎向光闌的彎月形負透鏡，第 二變倍透鏡為雙凸正透鏡，第三變倍透鏡為雙凹負透鏡，第四變倍透鏡為雙凹負透鏡，所述 第二變倍透鏡和第三變倍透鏡組成第二膠合透鏡組；所述第一補償組由兩個透鏡組成，依 次為：第一補償透鏡和第二補償透鏡，所述第一補償透鏡為彎向光闌的彎月形正透鏡，第二 補償透鏡為雙凹負透鏡；所述紅外光通道分系統(tǒng)包括依次同軸設(shè)置的光焦度為正的第二前 固定組、光焦度為負的第二變倍組、光焦度為正的第二補償組和光焦度為正的第二后固定 組，所述第二后固定組與像面之間的光路上設(shè)有第二光闌，通過所述第二變倍組和第二補 償組的相對運動來實現(xiàn)該紅外光通道分系統(tǒng)的變焦。
[0006] 所述第一前固定組由四個透鏡組成，依次為：第一前固定透鏡、第二前固定透鏡、 第三前固定透鏡和第四前固定透鏡，所述第一前固定透鏡為彎向所述光闌的彎月形負透 鏡，第二前固定透鏡為雙凸正透鏡，第三前固定透鏡為彎向光闌的彎月形正透鏡，第四前固 定透鏡為彎向光闌的彎月形正透鏡，所述第一前固定透鏡和第二前固定透鏡組成第一膠合 透鏡組；所述第一后固定組由八個透鏡組成，依次是：第一至第八后固定透鏡，所述第一至 第八后固定透鏡依次為彎向光闌的彎月形正透鏡，雙凸正透鏡，雙凸正透鏡，雙凹負透鏡， 背向光闌的彎月形正透鏡，背向光闌的彎月形負透鏡，雙凸正透鏡和3CCD等效棱鏡，第三 后固定透鏡、第四后固定透鏡和第五后固定透鏡組成第三膠合透鏡組，第六后固定透鏡和 第七后固定透鏡組成第四膠合透鏡組；所述第二前固定組為一個彎向光闌的彎月形正透 鏡，所述第二變倍組為一個雙凹負透鏡，所述第二補償組為一個雙凸正透鏡，所述第二后固 定組由第九后固定透鏡、第十后固定透鏡、第^ 后固定透鏡和第十二后固定透鏡依次組 成，其中，第九后固定透鏡為彎向光闌的彎月形負透鏡，第十后固定透鏡背向光闌的彎月形 正透鏡，第i^一后固定透鏡彎向光闌的彎月形負透鏡，第十二后固定透鏡彎向光闌的彎月 形負透鏡。
[0007] 所述光學(xué)系統(tǒng)還包括第一反射鏡和第二反射鏡，入射光線依次經(jīng)第一反射鏡和第 二反射鏡的反射后射入到所述分光板上，所述第一反射鏡和第二反射鏡用于將入射光線壓 縮，使光束變細；所述第一反射鏡為彎向物方的拋物面反射鏡，所述第二反射鏡為背向物方 的拋物面反射鏡。
[0008] 所述光學(xué)系統(tǒng)的技術(shù)指標為：波段：可見光波段0. 486Iim~0. 656Iim，紅外波段 3. 7iim~4. 可見光焦距：690mm定焦，紅外焦距：650mm定焦；F數(shù)：可見光為4. 5,紅 外為4。
[0009] 所述分光板為透可見光、反射紅外光的分光板，所述第一反射鏡和第二反射鏡均 垂直入射光線設(shè)置，所述依次經(jīng)第一反射鏡和第二反射鏡的反射后射入到分光板上的光 中，可見光透過分光板垂直射入可見光通道分系統(tǒng)中，紅外光經(jīng)分光板反射后射入紅外光 通道分系統(tǒng)中。
[0010] 所述第一反射鏡與第二反射鏡之間的間隔為150_，所述第二反射鏡與分光板之 間的間隔為40mm;所述第一反射鏡的口徑為160mm，所述第二反射鏡的口徑為48mm。
[0011] 所述光學(xué)系統(tǒng)的技術(shù)指標為：波段：可見光波段0. 486ym~0. 656ym，紅外波段 3. 7ym~4. 8tim;可見光焦距：10mm~220mm，紅外焦距：40mm~240mm;F數(shù)：可見光為 4. 5,紅外為4。
[0012] 所述光學(xué)系統(tǒng)還包括第三反射鏡，經(jīng)所述分光板分光后的紅外光經(jīng)所述第三反射 鏡的反射后射入到所述紅外光通道分系統(tǒng)中。
[0013] 所述可見光通道分系統(tǒng)中，第一前固定組與第一變倍組之間的間隔為1.5mm~ 46. 42mm，第一變倍組與第一補償組之間的間隔為0? 5mm~43. 58mm，第一補償組與第一 后固定組之間的間隔為I. 5mm~9. 58mm;第一膠合透鏡組與第三前固定透鏡之間的間隔 為0? 15mm，第三前固定透鏡與第四前固定透鏡之間的間隔為0? 15mm，所述第一變倍透鏡 與第二膠合透鏡組之間的間隔為I. 28mm，第二膠合透鏡組與第四變倍透鏡之間的間隔為 2. 5_，第一補償透鏡與第二補償透鏡之間的間隔為I. 84_，第一后固定透鏡與第二后固定 透鏡之間的間隔為〇. 15mm，第二后固定透鏡與第三膠合透鏡組之間的間隔為0. 15mm，第三 膠合透鏡組與第四膠透鏡合組之間的間隔為17. 76_ ;所述紅外光通道分系統(tǒng)中，所述第 二前固定組與第二變倍組之間的間隔為39