本發(fā)明屬于光學(xué)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，涉及一種覆蓋可見光、近紅外、中波紅外和長波紅外的光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1、在目標(biāo)的探測與識別中，光電探測是一種常見的手段。隨著光電探測應(yīng)用背景的日益復(fù)雜，使用單波段系統(tǒng)進(jìn)行探測時(shí)獲取的信息量有限，使得在進(jìn)行目標(biāo)探測中準(zhǔn)確率降低甚至出現(xiàn)不能識別到目標(biāo)的情況。因此，寬波段成像或多波段成像對目標(biāo)的探測與識別具有十分重要的意義。
2、在光電探測系統(tǒng)的研制過程中，需要在不同的應(yīng)用場景下對各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測試，確保探測系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求，而在真實(shí)環(huán)境中模擬目標(biāo)的費(fèi)用十分昂貴，不同的氣象狀況和環(huán)境都會對測試結(jié)果產(chǎn)生影響，又無法測試出全部情況。而半實(shí)物仿真系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的模擬且可以重復(fù)測試，而準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)可以為探測器提供一個(gè)來自無窮遠(yuǎn)處的目標(biāo)。
3、目前涉及覆蓋可見光、中波紅外和長波紅外的光學(xué)系統(tǒng)主要有反射式和透射式兩種，但反射式光學(xué)系統(tǒng)視場較小，難以滿足多數(shù)情況下對大視場的要求且結(jié)構(gòu)復(fù)雜；透射式光學(xué)系統(tǒng)主要通過分光元件對不同波段進(jìn)行分光，如cn109407273b，工作波段0.55μm～0.75μm、3.7μm～4.8μm和7.5μm～9.5μm在不同探測器前使用分光棱鏡進(jìn)行分光。但這種結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，且工作波段較窄。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有寬波段光學(xué)系統(tǒng)視場小、透過波段相對較窄且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題，本發(fā)明提供了一種透射式超寬波段、多焦面光學(xué)系統(tǒng)，采用全透射式結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)0.5～12μm超寬波段的連續(xù)透過，采用無中心遮擋的透射式光路設(shè)計(jì)，消除反射式系統(tǒng)的孔徑遮擋效應(yīng)和小視場限制。本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，加工和裝調(diào)難度小，通過與靶標(biāo)配合使用能夠?qū)崿F(xiàn)對不同波段的目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)直，可以為光電探測系統(tǒng)提供目標(biāo)，以此完成對光電探測系統(tǒng)的測試。
2、本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
3、一種透射式超寬波段、多焦面光學(xué)系統(tǒng)，采用全透射式結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)0.5～12μm超寬波段的連續(xù)透過，包括由第一正透鏡、第一負(fù)透鏡、第二正透鏡、第二負(fù)透鏡、第三負(fù)透鏡沿同一光軸依次排列構(gòu)成的透鏡組，不同波段的入射光依次經(jīng)過第一正透鏡、第一負(fù)透鏡、第二正透鏡、第二負(fù)透鏡、第三負(fù)透鏡，通過設(shè)置不同的后截距，使可見光波段、近紅外波段、中波紅外波段及長波紅外波段分別形成軸向分離的獨(dú)立焦平面，各焦平面對應(yīng)特定波段的靶標(biāo)成像，所述光學(xué)系統(tǒng)通過將不同波段靶標(biāo)精確定位至相應(yīng)焦平面，經(jīng)透鏡組逆向輸出準(zhǔn)直平行光束。
4、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
5、1、本發(fā)明透射式超寬波段、多焦面光學(xué)系統(tǒng)的透過波段為0.5～12μm，覆蓋可見光、近紅外、中波紅外和長波紅外，采用共光學(xué)元件、軸向分離多焦平面設(shè)計(jì)，使不同波段共用同一組光學(xué)元件，只需將靶標(biāo)放置在對應(yīng)的焦平面上，通過改變焦平面的位置就能實(shí)現(xiàn)對不同波段的光學(xué)準(zhǔn)直。
6、2、本發(fā)明的透射式超寬波段、多焦面光學(xué)系統(tǒng)與現(xiàn)有寬波段光學(xué)系統(tǒng)相比，覆蓋波段更寬，結(jié)構(gòu)更簡單，能夠滿足對各種波段的要求；相比于反射式光學(xué)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)更大的視場，滿足對大視場的要求。且本發(fā)明的透射式超寬波段、多焦面光學(xué)系統(tǒng)，不同波段共用同一組光學(xué)元件，系統(tǒng)裝調(diào)簡單，無需對光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行額外設(shè)計(jì)，減少了光機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難度，只需根據(jù)不同的波段制備對應(yīng)的靶標(biāo)就能滿足要求，大大減少了制備難度，且使用便捷。
1.一種透射式超寬波段、多焦面光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述光學(xué)系統(tǒng)采用全透射式結(jié)構(gòu)，透過波段為0.5～12μm的超寬波段，包括由第一正透鏡、第一負(fù)透鏡、第二正透鏡、第二負(fù)透鏡、第三負(fù)透鏡沿同一光軸依次排列構(gòu)成的透鏡組，不同波段的入射光依次經(jīng)過第一正透鏡、第一負(fù)透鏡、第二正透鏡、第二負(fù)透鏡、第三負(fù)透鏡，通過設(shè)置不同的后截距，使可見光波段、近紅外波段、中波紅外波段及長波紅外波段分別形成軸向分離的獨(dú)立焦平面，各焦平面對應(yīng)特定波段的靶標(biāo)成像，所述光學(xué)系統(tǒng)通過將不同波段靶標(biāo)精確定位至相應(yīng)焦平面，經(jīng)透鏡組逆向輸出準(zhǔn)直平行光束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透射式超寬波段、多焦面光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述第一正透鏡的材料為溴化鉀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透射式超寬波段、多焦面光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述第一負(fù)透鏡的材料為多光譜硫化鋅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透射式超寬波段、多焦面光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述第二正透鏡和第三負(fù)透鏡的材料為紅外玻璃irg208。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透射式超寬波段、多焦面光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述第二負(fù)透鏡的材料為紅外玻璃hws27。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透射式超寬波段、多焦面光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述第一正透鏡的后表面和第二負(fù)透鏡的前后表面為偶次非球面，其余表面為球面或平面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透射式超寬波段、多焦面光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述第一正透鏡到第三負(fù)透鏡之間的距離為l1，光學(xué)系統(tǒng)的后截距為l2，l1為固定值，對于不同的工作波段，l2的值可變。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透射式超寬波段、多焦面光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述第三負(fù)透鏡和焦平面之間插入光學(xué)濾波器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透射式超寬波段、多焦面光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述光學(xué)系統(tǒng)的工作波段為0.6～1μm、3～5μm、8～12μm，三個(gè)波段的后截距分別為14.814mm、15.253mm、15.992mm。