一种基于反射镜切场的红外双视场光学系统的制作方法

1.本发明属于红外成像技术领域，特别是一种基于反射镜切场的红外双视场光学系统。


背景技术：

2.现代光电侦察系统通常要求光学系统具有双视场切换功能，短焦距大视场状态用于大范围搜索目标，长焦距小视场状态分辨率高，用于小范围识别跟踪目标。
3.常见的视场切换方式有透镜组切入切出方式，如专利“cn 112666690 a切换式制冷型长波红外双视场镜头”，反射镜切入切出方式，如专利“cn 112526531 a一种具有多目标激光测距功能的双视场红外成像系统”，以及轴向变倍方式，如专利“cn 201514508 u红外双视场无热化光学系统”。
4.切入切出的切场方式需要为切出的镜片以及镜片运动轨迹预留空间，空间利用率低；轴向变倍的切场方式运动行程长，不能在短时间内完成视场切换，容易造成高速运动的目标脱靶。因此，需要一种切换时间短、空间利用率高的双视场成像光学方案。


技术实现要素：

5.本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于反射镜切场的红外双视场光学系统，视场切换由一块可绕自身轴旋转90度的切场反射镜完成，切场反射镜运动轨迹短，空间占用低，并且切场时间短。
6.本发明的技术解决方案是：
7.一种基于反射镜切场的红外双视场光学系统，包括：小视场光路、大视场光路和切场反射镜；
8.切场反射镜能够绕轴转动，从而实现小视场光路与大视场光路的切换。
9.可选地，转动轴位于切场反射镜的对称面内。
10.可选地，切场反射镜的转动角度取值范围为0～90
°
。
11.可选地，小视场光路包括：同轴两反镜组、第一固定反射镜、小视场前透镜组、第一共用透镜组和第二共用透镜组；
12.自物方到像方的光路依次是：同轴两反镜组、第一固定反射镜、小视场前透镜组、切场反射镜、第一共用透镜组和第二共用透镜组。
13.可选地，大视场光路包括：大视场第一透镜组、第二固定反射镜、大视场第二透镜组、第一共用透镜组和第二共用透镜组；
14.自物方到像方的光路依次是：大视场第一透镜组、第二固定反射镜、大视场第二透镜组，切场反射镜、第一共用透镜组和第二共用透镜组。
15.可选地，大视场光路和小视场光路的变倍比大于3倍。
16.可选地，所述同轴两反镜组、第一固定反射镜和第二固定反射镜镀高效反射膜，每块镜片反射率不低于98％。
17.可选地，所述小视场前透镜组、第一共用透镜组和第二共用透镜组中的透镜镀超低剩余反射率膜，单面剩余反射率不超过3％。
18.可选地，所述大视场第一透镜组和大视场第二透镜组中的透镜镀超低剩余反射率膜，单面剩余反射率不超过3％。
19.可选地，所述小视场光路，总透过率不低于0.85；所述大视场光路，总透过率不低于0.88。
20.本发明与现有技术相比的优点在于：
21.1)本发明切场反射镜运动轨迹为以反射镜中心为圆心、以反射镜半口径长度为半径的1/4圆弧，运动轨迹短，且不存在避开其余镜片以免挡光的情况，所需切场空间小，空间利用率高。
22.2)本发明切场反射镜运动轨迹短，因此切场时间短，同时各个光路都具有高的光学透过率。
附图说明
23.图1为本发明光路示意图；
24.图2为本发明小视场光路传递函数图；
25.图3为本发明大视场光路传递函数图。
具体实施方式
26.本发明一种基于反射镜切场的红外双视场光学系统，包括：小视场光路、大视场光路和切场反射镜4。切场反射镜4能够绕轴转动，从而实现小视场光路与大视场光路的切换。转动轴位于切场反射镜4的对称面内。切场反射镜4的转动角度取值范围为0～90
°
。本发明实施例切场反射镜4的摆角位置为0度或90度。
27.小视场光路包括：同轴两反镜组1、第一固定反射镜2、小视场前透镜组3、第一共用透镜组8和第二共用透镜组9。自物方到像方的光路依次是：同轴两反镜组1、第一固定反射镜2、小视场前透镜组3、切场反射镜4、第一共用透镜组8和第二共用透镜组9。
28.大视场光路包括：大视场第一透镜组5、第二固定反射镜6、大视场第二透镜组7、第一共用透镜组8和第二共用透镜组9。自物方到像方的光路依次是：大视场第一透镜组5、第二固定反射镜6、大视场第二透镜组7，切场反射镜4、第一共用透镜组8和第二共用透镜组9。
29.在第二共用透镜组9之后设有探测器，构成双视场中波红外热成像装置。
30.大视场光路和小视场光路的变倍比大于3倍。
31.所述同轴两反镜组1、第一固定反射镜2、第二固定反射镜，反射镜镀高效反射膜，每块镜片反射率不低于98％。所述小视场前透镜组3、第一共用透镜组8，第二共用透镜组9，透镜镀超低剩余反射率膜，单面剩余反射率不超过3％。所述大视场第一透镜组5、大视场第二透镜组7，透镜镀超低剩余反射率膜，单面剩余反射率不超过3％。所述小视场光路，总透过率不低于0.85；所述大视场光路，总透过率不低于0.88。
32.图2为本发明小视场光路传递函数图，各视场传函接近衍射极限，系统成像质量良好。
33.图3为本发明大视场光路传递函数图，各视场传函接近衍射极限，系统成像质量良
好。
34.实施例
35.如图1所示，以同轴两反镜组1，窄视场前透镜组2、第一固定反射镜3、切场反射镜4、第一共用透镜组8、第二共用透镜组9构成小视场光路；电机驱动切场反射镜4绕自身轴逆时针旋转90度，面向以大视场第二透镜组7，由大视场第一透镜组5、第二固定反射镜6、大视场第二透镜组7，切场反射镜4、第一共用透镜组8、第二共用透镜组9构成大视场光路；所述切场反射镜4安装在转动机构上，电机驱动反射镜4绕自身轴旋转90度，可以实现大、小视场快速切换。电机驱动切场反射镜4绕自身轴顺时针旋转90度，光路恢复小视场。
36.所述大、小视场适用的f数为：3.4或4或5.5。
37.所述探测器为1280*1024/15um，或1280*1024/12um或1280*1024/10um或1280*1024/7.5um，或640*512/15um。
38.所述系统工作波长为3-5um。
39.所述小视场焦距范围：600mm～1500mm，大小视场变倍比为4倍。
40.本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
41.本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。


技术特征：
1.一种基于反射镜切场的红外双视场光学系统，其特征在于，包括：小视场光路、大视场光路和切场反射镜(4)；切场反射镜(4)能够绕轴转动，从而实现小视场光路与大视场光路的切换。2.根据权利要求1所述的一种基于反射镜切场的红外双视场光学系统，其特征在于，转动轴位于切场反射镜(4)的对称面内。3.根据权利要求2所述的一种基于反射镜切场的红外双视场光学系统，其特征在于，切场反射镜(4)的转动角度取值范围为0～90
°
。4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种基于反射镜切场的红外双视场光学系统，其特征在于，小视场光路包括：同轴两反镜组(1)、第一固定反射镜(2)、小视场前透镜组(3)、第一共用透镜组(8)和第二共用透镜组(9)；自物方到像方的光路依次是：同轴两反镜组(1)、第一固定反射镜(2)、小视场前透镜组(3)、切场反射镜(4)、第一共用透镜组(8)和第二共用透镜组(9)。5.根据权利要求4所述的一种基于反射镜切场的红外双视场光学系统，其特征在于，大视场光路包括：大视场第一透镜组(5)、第二固定反射镜(6)、大视场第二透镜组(7)、第一共用透镜组(8)和第二共用透镜组(9)；自物方到像方的光路依次是：大视场第一透镜组(5)、第二固定反射镜(6)、大视场第二透镜组(7)，切场反射镜(4)、第一共用透镜组(8)和第二共用透镜组(9)。6.根据权利要求5所述的一种基于反射镜切场的红外双视场光学系统，其特征在于，大视场光路和小视场光路的变倍比大于3倍。7.根据权利要求6所述的一种基于反射镜切场的红外双视场光学系统，其特征在于，所述同轴两反镜组(1)、第一固定反射镜(2)和第二固定反射镜镀高效反射膜，每块镜片反射率不低于98％。8.根据权利要求7所述的一种基于反射镜切场的红外双视场光学系统，其特征在于，所述小视场前透镜组(3)、第一共用透镜组(8)和第二共用透镜组(9)中的透镜镀超低剩余反射率膜，单面剩余反射率不超过3％。9.根据权利要求8所述的一种基于反射镜切场的红外双视场光学系统，其特征在于，所述大视场第一透镜组(5)和大视场第二透镜组(7)中的透镜镀超低剩余反射率膜，单面剩余反射率不超过3％。10.根据权利要求9所述的一种基于反射镜切场的红外双视场光学系统，其特征在于，所述小视场光路，总透过率不低于0.85；所述大视场光路，总透过率不低于0.88。

技术总结
一种基于反射镜切场的红外双视场光学系统，包括：小视场光路、大视场光路和切场反射镜(4)。切场反射镜(4)能够绕轴转动，从而实现小视场光路与大视场光路的切换。本发明切场时间短，切场镜片运动轨迹短，空间利用率高。空间利用率高。空间利用率高。


技术研发人员：史珊珊 范斌
受保护的技术使用者：浙江大立科技股份有限公司
技术研发日：2021.10.20
技术公布日：2022/4/8