一种大口径宽光谱共轴双向布局望远镜光学系统

技术领域

本发明涉及天文光学望远镜光学系统，具体涉及一种大口径宽光谱共轴双向布局望远镜光学系统。

背景技术

可见光成像系统是接收观测目标发射或反射的可见光波段电磁波进行光学成像，能够观察到物体的细节部分并对目标进行探测和识别，但由于可见光光学系统对光线要求较高，一旦光照强度变低，就难以探测及识别目标。对于无光照环境下的物体来说，只能依靠红外成像技术，红外成像技术的成像质量受光照环境和天气条件的影响不大，但是红外成像技术对目标的成像不够细致和准确，这和人的目视习惯不同，在某种程度上并不能够对目标进行探测识别。随着科学技术的发展，为了更高分辨率，更加精确的探测目标，研发出了宽光谱的光学系统，宽光谱光学系统能对被测物体进行可见光与红外光等多个波段对目标进行探测，这是单波段光学系统不具备的。它在可见光和红外光波段中可以获得准确细致的目标特征，同时在不同波段下，目标表现出不同的光学特性，可以实现对目标进行宽光谱、高分辨率的实时探测识别，对于军用和民用领域都有着重大意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对大口径或大视场带来的后续分光困难、在有限空间内的光路排布困难，提供一种大口径宽光谱共轴双向布局的望远镜光学系统。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种大口径宽光谱共轴双向布局望远镜光学系统，包括主镜、副镜、可见光校正光学器件和红外光校正光学器件，所述副镜为具有面朝主镜的凸面的透镜，所述副镜的凸面为球面，所述副镜的凸面上镀有可透过可见光、反射红外光的分光膜，所述副镜设置于主镜和可见光校正光学器件之间，所述主镜设置于副镜和红外光校正光学器件之间；所述主镜用于接收外部平行光，外部平行光经过主镜的反射形成第一反射光，所述第一反射光经过副镜后分为两路光，一路经过副镜的反射形成第二反射光，一路经过副镜的透射形成透射光，第二反射光经过红外光校正光学器件透射到达第一探测器，透射光经过可见光校正光学器件透射到第二达探测器。

进一步的，所述可见光校正光学器件包括依次排列的第一改正镜、第二改正镜、第三改正镜和第四改正镜，所述第一改正镜和第四改正镜为正弯月透镜，所述第二改正镜为双凹透镜，所述第三改正镜为双凸透镜。

进一步的，所述第一改正镜和第二改正镜之间的距离为58.5mm，第二改正镜、第三改正镜之间的距离为74.7mm，第三改正镜和第四改正镜之间的距离为1.3mm。

进一步的，红外光校正光学器件包括第五改正镜、第六改正镜、第七改正镜、第八改正镜和第九改正镜，所述第五改正镜和第八改正镜为负弯月透镜，所述第六改正镜、第七改正镜和第九改正镜为正弯月透镜。

进一步的，所述第五改正镜和第六改正镜之间的距离为2.75mm，第六改正镜和第七改正镜之间的距离为0.125mm，第七改正镜和第八改正镜之间的距离为17.4mm，第八改正镜和第九改正镜之间的距离为0.1mm。

进一步的，所述主镜为口径大于400mm的非球面反射镜，主镜中部设置有允许副镜的反射光穿过的孔。

进一步的，所述副镜采用熔融石英透镜。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过对副镜进行镀膜解决了大口径或大视场带来的后续分光难的问题；较短的后截距解决了在有限空间内的光路排布难的问题。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的可见光校正系统结构示意图。

图3为本发明的红外光校正系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本实施例提供一种如图1所示的大口径宽光谱共轴双向布局望远镜光学系统，该系统包括主镜1、副镜2、可见光校正光学器件3和红外光校正光学器件4。所述主镜1为口径大于400mm的非球面反射镜，主镜1中部设置有允许副镜2的反射光穿过的孔。副镜2为具有面朝主镜1的凸面的透镜，副镜2的凸面为球面，副镜2的凸面上镀有可透过可见光、反射红外光的分光膜。副镜2优选采用熔融石英透镜。副镜2设置于主镜1和可见光校正光学器件3之间，主镜1设置于副镜2和红外光校正光学器件4之间。主镜1用于接收外部平行光14，外部平行光14经过主镜1的反射调整方向从而形成第一反射光15，第一反射光15经过副镜2后分为两路光，一路经过副镜2的反射调整方向从而形成第二反射光16，一路经过副镜2的透射形成透射光17，第二反射光16经过红外光校正光学器件4透射到达第一探测器，透射光17经过可见光校正光学器件3透射到第二达探测器。

如图2所示，本实施例中的可见光校正光学器件包括依次排列的第一改正镜5、第二改正镜6、第三改正镜7和第四改正镜8，其中，第一改正镜5和第四改正镜8优选为正弯月透镜，第二改正镜6优选为双凹透镜，第三改正镜7优选为双凸透镜。透射光17依次经过第一改正镜5、第二改正镜6、第三改正镜7和第四改正镜8透射到达探测器。

具体的，本实施例中的第一改正镜5和第二改正镜6之间的距离为58.5mm，第二改正镜6、第三改正镜7之间的距离为74.7mm，第三改正镜7和第四改正镜8之间的距离为1.3mm。

如图3所示，本实施例中的红外光校正光学器件包括第五改正镜9、第六改正镜10、第七改正镜11、第八改正镜12和第九改正镜13，其中，第五改正镜9和第八改正镜12优选为负弯月透镜，第六改正镜10、第七改正镜11和第九改正镜13优选为正弯月透镜。反射光16依次经过五改正镜9、第六改正镜10、第七改正镜11、第八改正镜12和第九改正镜13透射到达探测器。

具体的，本实施例中的第五改正镜9和第六改正镜10之间的距离为2.75mm，第六改正镜10和第七改正镜11之间的距离为0.125mm，第七改正镜11和第八改正镜12之间的距离为17.4mm，第八改正镜12和第九改正镜13之间的距离为0.1mm。

具体的，本实施例中的主镜1采用口径为460mm非球面反射镜，副镜2采用熔融石英透镜。第一改正镜5、第二改正镜6、第三改正镜7、第四改正镜8、第五改正镜9、第六改正镜10、第七改正镜11、第八改正镜12和第九改正镜13均采用球面透镜。副镜2为凸面面朝向主镜的透镜，副镜的中心厚度为93毫米，副镜采用通光口径为120毫米熔融石英透镜，透镜凸面为球面。副镜2凸面镀膜进行分光。副镜2凸面所镀膜层为AG+ZNS膜层。副镜2凸面对主镜反射光线进行分光，透过可见光，反射红外光。

综上所述，本发明公开了一种大口径宽光谱共轴望远镜的光学系统，包括主镜、副镜、可见光校正系统及红外光校正系统，可见光校正系统包括改正镜一、改正镜二、改正镜三、改正镜四，红外光校正系统包括改正镜五、改正镜六、改正镜七、改正镜八、改正镜九。副镜位于可见光校正系统和主镜之间，主镜位于副镜和红外光校正系统中间。本发明通过以上独特的设计，即通过设置主镜口径的大小和位置、副镜的大小和位置、九块改正镜的位置关系、副镜的镀膜以及膜层选择从而使得本发明可以满足大口径、大视场、宽波段等高要求；通过对副镜进行镀膜解决了大口径或大视场带来的后续分光难的问题；本发明具有后截距较短和透镜组尺寸较小等优点，较短的后截距解决了在有限空间内的光路排布难的问题，能满足在狭小空间内布局的要求，具有较大的应用价值。

本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。