一种共口径多光谱复合模式光学镜头的制作方法

1.本发明涉及一种多光谱复合模式的光学镜头设计，尤其是需要挂载多种类光学载荷模块，且空间尺寸受限的载、船载类光电吊舱和稳定平台。


背景技术：

2.现有光电吊舱及稳定平台，为了达到多种光谱探测及测量功能，通常会集成多种光电传感器载荷，例如红外热像仪，可见光高清相机，激光测距机等。而且这类光电吊舱及稳定平台为了控制重量以及风阻对设备运行时稳定性的影响，基本会做成球形结构。
3.目前系统集成工作通常采用独立的红外热像仪，可见光高清相机，激光测距机模块，在壳体内部进行系统集成工作，这样往往需要在球形壳体前罩设计不同光学传感器模块对应的窗口，例如需要增加红外热成像窗口，可见光相机窗口，激光测距窗口等，这样在光学窗口数量和成本增加的同时，球形壳体前罩的布局十分局促且结构刚性受到很大的挑战。加装了多窗口的球壳空间内部可利用尺寸更加局促。
4.目前系统集成工作通常采用独立的红外热像仪，可见光高清相机，激光测距机模块，在壳体内部进行系统集成工作，这样往往需要在球形壳体前罩设计不同光学传感器模块对应的窗口，例如需要增加红外热成像窗口，可见光相机窗口，激光测距窗口等，这样在光学窗口数量和成本增加的同时，球形壳体前罩的布局十分局促且结构刚性受到很大的挑战。加装了多窗口的球壳空间内部可利用尺寸更加局促。
5.目前系统集成工作通常采用独立的红外热像仪，可见光高清相机，激光测距机模块，在壳体内部进行系统集成工作，这样往往需要在球形壳体前罩设计不同光学传感器模块对应的窗口，例如需要增加红外热成像窗口，可见光相机窗口，激光测距窗口等，这样在光学窗口数量和成本增加的同时，球形壳体前罩的布局十分局促且结构刚性受到很大的挑战。加装了多窗口的球壳空间内部可利用尺寸更加局促。
6.在传统方法不同光学传感器载荷在系统集成工作时，需要对每一光学传感器的安装进行调整，以满足所有光学传感器载荷的共光轴安装，满足实际使用需求。在这样局促的空间内进行光轴的逐一调整工作增加了系统集成的难度。
7.此外，不同光学传感器载荷重量和安装位置差异较大，往往造成了系统整体的重心与球体的机械旋转中心位置差异过大，需要不断调整配重及配重安装位置使得系统达到平衡状态，更好的提升系统应用时的稳定精度。这样的系统集成模式使得装调效率很难得以提升。。


技术实现要素：

8.为了克服现有技术中需要球形壳体前罩开多个光学传感器窗口，导致系统成本、刚性、内部空间尺寸受限的缺陷，同时克服多个光学传感器的集成安装带来的传感器共光轴以及系统整体配重带来的装调难度增加，本发明提供一种非制冷型红外热成像，制冷型热像仪，高清变倍可见光以及激光测距多光谱载荷，共口径一体化的复合模式光学镜头设
计，整体解决了多光学窗口，多模块光学传感器装调困难的不利条件。
9.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是通过前端卡塞格林式反射系统，主反射镜面采用抛物镜，次反射镜采用双曲面，同时考虑中心遮光比，作为整个镜头的系统反射式主镜主体。光线通过系统反射式主镜后通过分光镜将光路进行透射和反射的分光，长波红外采用透射方式，通过后端的长波红外透镜进行直接成像，形成非制冷红外长波成像部分。从分光镜反射的中波红外光线，进行90度的光线折转，再通过折转镜进行90度光线折转设计，为了避免后端光学尺寸过大，同时考虑制冷型中波红外热成像的杜瓦制冷设计，采用中继透镜组进行光路的二次成像，有效的缩小了中波红外光路后组的光学径向尺寸，同时能够满足制冷中波红外的100%冷光阑效率设计。
10.本发明在有效空间能尽可能增加光学传感器的共光路设计，基于可见光高清摄像机的相对孔径相对红外热成像较大，传感器动态范围较大，所以有效利用卡塞格林式反射系统次反射镜前端的遮挡盲区部分。在次反射镜前端增加反射式振摆镜设计，在中心遮挡部分光线通过振摆镜进行90度光线折转，在主反射镜光路范围外进行可见光高清摄像机成像设计。同时为了有效的扩大焦距，增加可见光相机可视距离，最大范围利用可用空间。在可见光相机前端增设可切入式增倍镜，使用过程中可进行长短焦距切换，已达到搜索、观瞄和跟踪目标作用。
11.通过振摆镜90度快速折转，可快速切换至激光测距模式，激光测距机可利用中心盲区区域进行激光的发射和接收，进行激光测距功能的切换。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
13.图1为本发明示意图。
14.图2为高清可见光切换至激光测距示意图。
15.图中1.窗口，2.主反射镜，3.次反射镜，4.分光镜，5.折转镜，6.中波红外中继透镜组，7.中波红外制冷探测器，8.长波红外焦平面，9.长波红外透镜组，10.切入式可见光增倍镜，11.可见光高清摄像机，12.振摆镜，13.激光测距机。
具体实施方式
16.如图1所示，光线通过窗口1通过主反射镜2反射至次反射镜3上，再次反射至分光镜上。光线通过分光4镜分成两路，一路透射，一路反射。透射光线通过长波红外透镜组9，成像至长波红外焦平面8上。反射光路光线反射至折转镜5上，通过折转镜反射至中波红外中继透镜组6上，通过中波红外中级透镜组6的折射，折射至中波红外制冷探测器7上，实现中波红外成像。
17.光线通过次反射镜3前端的振摆镜反射至可见光高清摄像机11上，进行可见光成像。通过切入式可见光增倍镜10进行切入切出转换，实现可将光高清摄像机的倍率转换。
18.当系统需要激光测距功能时，振摆镜12迅速逆时针90度旋转至如图2所示位置，激光测距机13的发射光线通过振摆镜12的反射发射出去，同时目标反射光线按发射路径进行同步接收达到激光测距的功能。


技术特征：
1.一种共口径多光谱复合模式光学镜头，包括窗口（1），主反射镜（2），次反射镜（3），分光镜（4），折转镜（5），中波红外中继透镜组（6），中波红外制冷探测器（7），长波红外焦平面（8），长波红外透镜组（9），切入式可见光增倍镜（10），可见光高清摄像机（11），振摆镜（12），激光测距机（13）共同构成一个多传感器一体化的共窗口光学镜头。2.根据权利要求1所述的共口径多光谱复合模式光学镜头，其特征在于，利用折转镜（5）将光线分为中波红外制冷成像部分和长波红外成像部分。通过振摆镜（12）的光路折转，实现可见光的成像以及激光测距功能。通过切入式可见光增倍镜（10）的切入切出，实现可见光镜头的变倍作用。

技术总结
本发明公开了一种一种共口径多光谱复合模式光学镜头，提供一种非制冷型长波红外热成像，制冷型中波热像仪，高清可变倍可见光成像以及激光测距多光谱载荷，共口径一体化的复合模式光学镜头设计，整体解决了多个分体光学传感器的集成安装带来的传感器共光轴以及系统整体配重带来的装调难度以及多光学窗口的不利因素。实现采用一种独立光学模组实现多光学载荷的应用。载荷的应用。载荷的应用。


技术研发人员：张明意
受保护的技术使用者：张明意
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/9/23