[发明专利]双焦距透镜系统

说明书

技术领域

本发明总体上涉及反射光学系统的领域，并且具体地涉及适合于在紧凑成像系统中使用的光学系统。

背景技术

已知将反射光学与折射光学相结合的光学系统。例如，Bodkin的美国专利第7049597号以及Amon的美国专利第7119969号公开了用于在双光谱光学系统中使用的具有反射元件和折射元件的双光路。每个光学系统包括用于可视成像的一个光学系统和用于超光谱成像的另一光学系统。分束器用于形成两个光路。

Von Hoessle的美国专利第5051830号公开了具有内带和外带的折射透镜。来自外带的光行进到反射透镜，该反射透镜将该光聚焦到第一传感器上。来自内带的光被聚焦到位于与第一传感器成背靠背构造的第二传感器上。单个电子系统用于支持两个成像系统，使得每次能够使用这些成像系统中的仅一个成像系统。在导弹应用中，两个传感器的定位被设计为使重量最小化。针对导弹到目标的一般导向而提供较短焦距成像系统。在导弹到目标的导向的最后阶段中，针对更精确的导弹导向而提供较长焦距成像系统。

Lawson的美国专利第6870690号公开了这样的透镜，该透镜的外部针对一个光谱带而设计，而该透镜的内部针对另一光谱带而设计。Wilm的美国专利第5172235号公开了聚焦到一个传感器上的两个透镜。互补带滤波器使得来自两个透镜的两个像能够彼此交叠以产生具有不同的分辨率区的合成图像。

然而，还需要提供包含双焦距透镜系统的紧凑成像系统，所述双焦距透镜系统包括同时提供同一场景或物体的不同焦距图像的两个独立的透镜系统。

发明内容

根据本发明的一个方面，双焦距光学系统包括第一光学系统和第二光学系统。第一光学系统沿光轴放置，并包括具有物侧面和像侧面的光学结构。物侧面和像侧面包括折射面部分和反射面部分。第一光学系统具有焦距。第二光学系统放置在同一光轴上，并具有焦距。第一光学系统的焦距比第二光学系统的焦距长。

根据本发明的另一方面，双焦距光学系统包括第一光学系统和第二光学系统。第一光学系统沿光路放置，并包括具有物侧面和像侧面的光学结构。第一光学系统还包括在沿光路观看时位于光学结构的物侧面与像侧面之间的中间反射元件的第一表面。第一光学系统具有第一焦距。第二光学系统共用同一光路的部分，并包括与第一光学系统的中间反射元件相同的中间反射元件的第二表面。第二光学系统具有第二焦距。第一光学系统的第一焦距比第二光学系统的第二焦距长。

附图说明

在以下呈示的本发明优选实施例的详细说明中，将对附图进行说明，在附图中：

图1是示出传播通过本发明第一示例实施例的光的光线追迹的示意图；

图2是本发明第一示例实施例的光学部件的示意图；

图3是示出本发明第一示例实施例的示例实现的示意图；

图4是示出传播通过本发明第二示例实施例的光的光线追迹的示意图；

图5是示出传播通过图4中所示的本发明第二示例实施例的部分的光的光线追迹的示意图；

图6是示出传播通过图4中所示的本发明第二示例实施例的部分的光的光线追迹的示意图；以及

图7是示出本发明第二示例实施例的示例实现的示意图。

具体实施方式

本说明书将针对形成根据本发明的设备的部分的元件或更直接地与根据本发明的设备协作的元件。应当理解，未特别地示出或描述的元件可以采取本领域技术人员已知的各种形式。

参照图1，示出了传播通过双焦距透镜系统100的第一实施例的光的光线追迹的示意图。双焦距透镜系统100包括第一(例如，远摄)光学系统200和第二(例如，广角)光学系统300。第一光学系统200的光学表面(参照图2更详细地描述)限定折反射光学系统，其中，光学系统200包括具有屈光力的反射光学表面和折射光学表面。第二光学系统300的光学表面(参照图2更详细地描述)限定折射性光学系统，其中，光学系统300包括具有屈光力的折射光学表面。

第一光学系统200和第二光学系统300沿光轴125放置，并共用光学元件的光学表面。面105和面110限定具有弱折射屈光力的透镜元件140(通常称作改正片)，其用于第一光学系统200和第二光学系统300。透镜元件140的不同部分用于具有使用外部环形区115的第一光学系统200及使用中央区120的第二光学系统300的每个透镜系统。

透镜元件140的面105是非球面的，透镜元件140的面110是球面的。然而，面105和面110中的任一个或二者可以是非球面的，以帮助校正像差。作为另一种选择，面105和面110可以是平的，以用作覆盖窗来保护其余光学系统免受污染。