[发明专利]一种可见光红外双波段大视场同轴折反射式光学系统及成像方法

说明书

本发明涉及应用光学领域中的大视场光学成像技术，特别涉及一种可见光红外双波段大视场同轴折反射式光学系统及成像方法，包括沿物点发出的光线入射方向依次设置的反射镜、具有正光焦度的第一折射透镜、具有正光焦度的第二折射透镜、具有负光焦度的第三折射透镜、具有正光焦度的第四折射透镜、具有负光焦度的第五折射透镜和具有正光焦度的第六折射透镜；位于第三折射透镜和第四折射透镜之间设置有孔径光阑；所述第二折射透镜与第三折射透镜组合成第一组双胶合透镜，所述第四折射透镜和第五折射透镜组合成第二组双胶合透镜。该光学系统能够在实现大视场、高成像性能基础上，同时可以达到工作在可见光及红外双波段都能较清晰成像。

技术领域

本发明涉及应用光学领域中的大视场光学成像技术，特别涉及一种可见光红外双波段大视场同轴折反射式光学系统及成像方法。

背景技术

随着光学元件加工及CCD传感器技术的不断发展，人们对成像设备的可拍摄视场角要求提出了越来越高的要求，使得大视场光学镜头被广泛应用于机器人导航、安全监控及视频会议等成像设备中，导致传统的小视场光学镜头不再满足社会需求；同时，为了能够使得大视场光学成像设备能获得较清晰图像，需要其核心部分光学系统必须具有较高的成像质量。然而，折反射成像系统是将折射系统与反射系统相结合的一种光学系统，它能在获得较好成像性能基础上实现大视场范围拍摄，因此，它被人们广泛应用于上述应用领域中；但是由于人们需求在白天或光线较暗，甚至是晚上都能同时实现较清晰成像，因此对于此类系统能工作在宽波段的需求越来越高。针对该问题，设计出一款能够同时应用于可见光及红外双波段的同轴折反射式光学系统具有十分重要意义及应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可见光红外双波段大视场同轴折反射式光学系统及成像方法，该光学系统能够在实现大视场、高成像性能基础上，同时可以达到工作在可见光及红外双波段都能较清晰成像。

本发明的技术方案在于：一种可见光红外双波段大视场同轴折反射式光学系统，包括沿物点发出的光线入射方向依次设置的反射镜、具有正光焦度的第一折射透镜、具有正光焦度的第二折射透镜、具有负光焦度的第三折射透镜、具有正光焦度的第四折射透镜、具有负光焦度的第五折射透镜和具有正光焦度的第六折射透镜；位于第三折射透镜和第四折射透镜之间设置有孔径光阑；所述第二折射透镜与第三折射透镜组合成第一组双胶合透镜，所述第四折射透镜和第五折射透镜组合成第二组双胶合透镜。

进一步地，所述反射镜与第一折射透镜之间的空气间隔为44.86mm，所述第一折射透镜与第一组双胶合透镜之间的空气间隔为7.00mm，所述第一组双胶合透镜与第二组双胶合透镜之间的空气间隔为4.45mm，所述第二组双胶合透镜与第六折射透镜之间的空气间隔为0.98mm。

进一步地，所述第一折射透镜至第六折射透镜的每块折射透镜的两个光学面均采用球面设计；所述反射镜采用偶次非球面设计，反射镜的非球面面型系数满足如下方程：

上式中，，为非球面顶点曲率半径；和分别为非球面弧矢高度和弦高；为非球面圆锥系数，、、、分别为非球面的第2次、第4次、第6次和第8次项系数。

进一步地，所述反射镜的光学面对应的非球面面型系数为：，，，，。

进一步地，所述反射镜反射镜片，所述第一折射透镜的材料为BK7，第二折射透镜的材料为BK3，第三折射透镜的材料为BK7，第四折射透镜的材料为BK7，第五折射透镜的材料为BK3，第六折射透镜的材料为BK7。

进一步地，该系统的可拍摄全视场角范围为6°~178°，总焦距为1.07mm，F数为3.5，总长度为77.44mm，可探测的波段为可见光和红外，波长探测范围为400nm~1350nm。