高分辨率可见光/中波红外双波段连续变焦光学系统的制作方法

本发明涉及光学，尤其涉及一种高分辨率可见光/中波红外双波段折反组合连续变焦光学系统。

背景技术：

1、连续变焦光学系统以其焦距连续可变，目标不丢失等优点已应用于各类光电载荷中，随着光电系统集成化需求越来越广泛，在特定空间内实现可见光和中波红外双波段共通道需求日益增加。工作波段范围从450nm延展至4800nm，成像系统校正像差难度急剧剧增，传统透射式连续变焦系统需要复杂化设计来校正像差，满足成像，相应的会导致系统设计过于复杂，体积、重量相应增加，故透射式连续变焦系统难以同时兼顾集成化、轻量化设计。

2、传统反射式系统能够在可见光到长波红外的宽波段范围工作，其本身不存在色差，因而也就不存在二级光谱的问题，在实现多波段集成光电系统中有很大应用。但反射系统缺陷也比较明显，存在中心遮拦，降低系统通光量，同时又难以实现连续变焦长短焦光瞳匹配等问题。

技术实现思路

1、本发明主要目的在于提供一种高分辨率可见光/中波红外双波段折反组合连续变焦光学系统，其解决了光电载荷在有限尺寸内对光学系统长焦距连续变焦的要求和降低光学系统对光电伺服的精度的要求，同时解决了光电载荷大视场搜索和超小视场远距离跟踪的要求。

2、本发明所采用的技术方案是：

3、提供一种高分辨率可见光/中波红外双波段连续变焦光学系统，包括：

4、共用望远前组，包含离轴三反组、反射镜组、分光镜组；光束从物方到像方通过共用望远前组分成两路可见光束和红外中波光束分别进入可见光连续变焦成像组和中波连续变焦成像组；

5、可见光连续变焦成像组，包含连续变焦可见光望远组、稳像镜、可见光后组；该可见光连续变焦成像组采用二次成像光学形式，通过调节连续变焦可见光望远组对可见光束连续变焦，并通过稳像镜补偿因系统姿态变化产生的像移，再通过可见光后组成像在可见光探测器上；可见光连续变焦成像组在变倍过程中，出瞳和入瞳均位于固定位置，且与共用望远组进行光瞳衔接；

6、中波连续变焦成像组，包含折转反射镜、中波连续变焦红外望远组、中波红外稳像镜和中波红外后组；通过折转反射镜折转入射的红外中波光束，并通过调节中波连续变焦红外望远组对红外中波光束连续变焦，并通过中波红外稳像镜稳像，再通过中波红外后组成像在红外中波探测器上；中波连续变焦成像组变倍过程中，出瞳和入瞳均位于固定位置，且与共用望远组进行光瞳衔接。

7、接上述技术方案，离轴三反组的工作波段450nm～4800nm，放大倍率3×；分光镜组反射450nm～900nm的可见光束，透射3700nm～4800nm的红外中波光束。

8、接上述技术方案，离轴三反组包括离轴反射镜主镜、离轴反射镜次镜和离轴反射镜三镜。

9、接上述技术方案，连续变焦可见光望远组包括连续变焦望远系统物镜组、折转反射镜一、连续变焦望远系统目镜组，放大倍率为1.57～3.92倍；其中：

10、连续变焦望远系统物镜组依次包括主物镜一、主物镜二、主物镜三、主物镜组四、变倍镜组、变倍镜一和变倍镜组二，主物镜一为一个具有负光焦度的弯月透镜和一个具有正光焦度的弯月透镜，主物镜二为一个具有正光焦度的弯月透镜，主物镜三为一个具有正光焦度的弯月透镜，主物镜组四为一个具有正光焦度的弯月透镜和一个负光焦度的双凹透镜；变倍镜组为一个具有正光焦度的弯月透镜，补偿镜组一为一个负光焦度的双凹透镜，补偿镜组二为一个具有负光焦度的双凹透镜和一个具有正光焦度的双凸透镜；

11、连续变焦望远系统目镜组依次包括望远目镜组一、望远目镜组二、望远目镜组三、望远目镜组四和望远目镜组五；望远目镜组一为一个具有正光焦度的双凸透镜，望远目镜组二为一个具有正光焦度的双凸透镜和一个负光焦度的双凹透镜，望远目镜组三为一个负光焦度的双凹透镜和一个正光焦度的双凸透镜，望远目镜组四为一个具有正光焦度的双凸透镜，望远目镜组五为一个具有正光焦度的双凸透镜和一个负光焦度的双凹透镜。

12、接上述技术方案，可见光后组依次包括后组透镜组一、后组透镜组二、后组透镜组三和后组透镜组四；其中，后组透镜组一为一个具有正光焦度的双凸透镜和一个负光焦度的双凹透镜，后组透镜组二为一个具有正光焦度的双凸透镜和一个负光焦度的弯月透镜，后组透镜组三为一个具有正光焦度的双凸透镜，后组透镜组四为一个负光焦度的双凹透镜。

13、接上述技术方案，中波连续变焦红外望远组包括连续变焦望远系统物镜组和连续变焦望远系统目镜组，放大倍率为2.08～6.25倍；

14、连续变焦望远系统物镜组包括主物镜一、主物镜二、变倍镜、补偿镜组一和补偿镜组二，其中主物镜一为一个正光焦度的弯月透镜，主物镜二为一个负光焦度的弯月透镜，变倍镜为一个负光焦度的弯月透镜，补偿镜组一包括一个正光焦度的弯月透镜和一个正光焦度的弯月透镜，补偿镜组二包括为一个正光焦度的弯月透镜和负光焦度的弯月透镜；

15、连续变焦望远系统目镜组包括目镜组一和目镜组二，其中目镜组一为一个负光焦度的弯月透镜，目镜组二为一个正光焦度的弯月透镜。

16、接上述技术方案，中波红外后组依次包括：

17、后组折转反射镜一，为45°放置的反射镜；

18、后组目镜一，为一个正光焦度的弯月透镜；

19、后组目镜二，为一个负光焦度的弯月透镜；

20、后组目镜三，为一个正光焦度的弯月透镜；

21、后组折转反射镜二和后组折转反射镜三的法线与光轴夹角为45°，两镜相对平行放置，用于转折光路；

22、后组目镜四，为一个正光焦度的弯月透镜；

23、后组目镜五，为一个负光焦度的弯月透镜；

24、后组目镜六，为一个正光焦度的弯月透镜；

25、后组目镜七，为一个负光焦度的弯月透镜。

26、接上述技术方案，离轴反射主镜为抛物面，离轴反射次镜为双曲面，离轴反射三镜为抛物面，离轴反射主镜口径为260mm，离轴反射次镜口径为57mm，离轴反射三镜口径为125mm。

27、本发明产生的有益效果是：本发明的通过离轴三反望远前组实现双波段共用望远前组，同步呈现可见光连续变焦和中波红外长焦距连续变焦两个通道光学系统成像。连续变焦双通道系统设计时，考虑与共望远前组衔接，本专利创新性在可见光望远系统一次像点前后组合变焦，实现变焦过程中出/入瞳均在固定位置，解决了与共用离轴三反组出瞳匹配的问题。在中波红外望远系统在前组采用三组元变焦形式，既实现变焦过程中出/入瞳均在固定位置，解决了与共用离轴三反组出瞳匹配的问题，又避免了变焦过程中冷反射过零点的问题，实现可见光/中波红外双波段连续变焦系统入瞳与离轴三反系统出瞳衔接，可见光/中波红外双波段连续变焦系统出瞳与其对应后成像组对接，进而实现双波段通道同时对外界成像。共望远前组与双波段连续变焦望远组，组合形成大压缩比望远系统，大幅度减小后面光学系统的口径，减轻系统的体积和重量，又降低了成本。

28、进一步地，在可见光/中波红外双波段连续变焦系统平行光路中加入稳像组件，用于二级精稳，可大幅度降低对光电伺服的稳定精度要求。本系统在可见光及中波红外通道同步呈现大视场搜索和超小视场远距离跟踪，系统结构稳定可靠，工程应用广泛。

29、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。