本发明涉及一种可见光/红外光双波段光学系统，包括主反射镜、次反射镜、分光板、可见光通道分系统和红外通道分系统。其中，次反射镜可从光路中切入和切出，当次反射镜切出时，光线经分光板分光后分别进入可见光与红外通道分系统中进行成像，此时，该光学系统处于短焦的连续变焦状态；当连续变焦处于最小视场时将次反射镜切入光路中，光线经主反射镜与次反射镜后由分光板分光后分别进入可见光与红外通道分系统中进行成像，此时，系统均处于长焦定焦状态。该光学系统采用前端共口径共光路后端分离成像的型式，能够实现短焦时利用连续变焦对目标进行搜索及长焦端对目标进行跟踪、识别及瞄准，能够实现系统的长焦距、小型化。
1.一种可见光/红外光双波段光学系统，包括分光板、可见光通道分系统和红外光通道分系统，其特征在于，经所述分光板分光后的可见光输入给所述可见光通道分系统，经所述分光板分光后的红外光输入给所述红外光通道分系统；
所述可见光通道分系统包括依次同轴设置的光焦度为正的第一前固定组、光焦度为负的第一变倍组、光焦度为负的第一补偿组和光焦度为正的第一后固定组，所述第一补偿组和第一后固定组之间的光路上设有第一光阑，通过第一变倍组和第一补偿组的相对运动来实现该可见光通道分系统的变焦；所述第一变倍组由四个透镜组成，依次为：第一变倍透镜、第二变倍透镜、第三变倍透镜和第四变倍透镜，所述第一变倍透镜为弯向光阑的弯月形负透镜，第二变倍透镜为双凸正透镜，第三变倍透镜为双凹负透镜，第四变倍透镜为双凹负透镜，所述第二变倍透镜和第三变倍透镜组成第二胶合透镜组；所述第一补偿组由两个透镜组成，依次为：第一补偿透镜和第二补偿透镜，所述第一补偿透镜为弯向光阑的弯月形正透镜，第二补偿透镜为双凹负透镜；
所述红外光通道分系统包括依次同轴设置的光焦度为正的第二前固定组、光焦度为负的第二变倍组、光焦度为正的第二补偿组和光焦度为正的第二后固定组，所述第二后固定组与像面之间的光路上设有第二光阑，通过所述第二变倍组和第二补偿组的相对运动来实现该红外光通道分系统的变焦。
2.根据权利要求1所述的可见光/红外光双波段光学系统，其特征在于，所述第一前固定组由四个透镜组成，依次为：第一前固定透镜、第二前固定透镜、第三前固定透镜和第四前固定透镜，所述第一前固定透镜为弯向所述光阑的弯月形负透镜，第二前固定透镜为双凸正透镜，第三前固定透镜为弯向光阑的弯月形正透镜，第四前固定透镜为弯向光阑的弯月形正透镜，所述第一前固定透镜和第二前固定透镜组成第一胶合透镜组；所述第一后固定组由八个透镜组成，依次是：第一至第八后固定透镜，所述第一至第八后固定透镜依次为弯向光阑的弯月形正透镜，双凸正透镜，双凸正透镜，双凹负透镜，背向光阑的弯月形正透镜，背向光阑的弯月形负透镜，双凸正透镜和3CCD等效棱镜，第三后固定透镜、第四后固定透镜和第五后固定透镜组成第三胶合透镜组，第六后固定透镜和第七后固定透镜组成第四胶合透镜组；
所述第二前固定组为一个弯向光阑的弯月形正透镜，所述第二变倍组为一个双凹负透镜，所述第二补偿组为一个双凸正透镜，所述第二后固定组由第九后固定透镜、第十后固定透镜、第十一后固定透镜和第十二后固定透镜依次组成，其中，第九后固定透镜为弯向光阑的弯月形负透镜，第十后固定透镜背向光阑的弯月形正透镜，第十一后固定透镜弯向光阑的弯月形负透镜，第十二后固定透镜弯向光阑的弯月形负透镜。
3.根据权利要求2所述的可见光/红外光双波段光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括第一反射镜和第二反射镜，入射光线依次经第一反射镜和第二反射镜的反射后射入到所述分光板上，所述第一反射镜和第二反射镜用于将入射光线压缩，使光束变细；所述第一反射镜为弯向物方的抛物面反射镜，所述第二反射镜为背向物方的抛物面反射镜。
4.根据权利要求3所述的可见光/红外光双波段光学系统，其特征在于，所述光学系统的技术指标为：波段：可见光波段0.486μm～0.656μm，红外波段3.7μm～4.8μm；可见光焦距：
690mm定焦，红外焦距：650mm定焦；F数：可见光为4.5，红外为4。
5.根据权利要求4所述的可见光/红外光双波段光学系统，其特征在于，所述分光板为透可见光、反射红外光的分光板，所述第一反射镜和第二反射镜均垂直入射光线设置，所述依次经第一反射镜和第二反射镜的反射后射入到分光板上的光中，可见光透过分光板垂直射入可见光通道分系统中，红外光经分光板反射后射入红外光通道分系统中。
6.根据权利要求5所述的可见光/红外光双波段光学系统，其特征在于，所述第一反射镜与第二反射镜之间的间隔为150mm，所述第二反射镜与分光板之间的间隔为40mm；所述第一反射镜的口径为160mm，所述第二反射镜的口径为48mm。
7.根据权利要求2所述的可见光/红外光双波段光学系统，其特征在于，所述光学系统的技术指标为：波段：可见光波段0.486μm～0.656μm，红外波段3.7μm～4.8μm；可见光焦距：
10mm～220mm，红外焦距：40mm～240mm；F数：可见光为4.5，红外为4。
8.根据权利要求4或7所述的可见光/红外光双波段光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括第三反射镜，经所述分光板分光后的红外光经所述第三反射镜的反射后射入到所述红外光通道分系统中。
9.根据权利要求8所述的可见光/红外光双波段光学系统，其特征在于，所述可见光通道分系统中，第一前固定组与第一变倍组之间的间隔为1.5mm～46.42mm，第一变倍组与第一补偿组之间的间隔为0.5mm～43.58mm，第一补偿组与第一后固定组之间的间隔为1.5mm～9.58mm；第一胶合透镜组与第三前固定透镜之间的间隔为0.15mm，第三前固定透镜与第四前固定透镜之间的间隔为0.15mm，所述第一变倍透镜与第二胶合透镜组之间的间隔为
1.28mm，第二胶合透镜组与第四变倍透镜之间的间隔为2.5mm，第一补偿透镜与第二补偿透镜之间的间隔为1.84mm，第一后固定透镜与第二后固定透镜之间的间隔为0.15mm，第二后固定透镜与第三胶合透镜组之间的间隔为0.15mm，第三胶合透镜组与第四胶透镜合组之间的间隔为17.76mm；
所述红外光通道分系统中，所述第二前固定组与第二变倍组之间的间隔为39.90mm～
53.47mm，所述第二变倍组所述与第二补偿组之间的间隔为2.90mm～45.54mm，所述第二补偿组与所述第二后固定组之间的间隔为2.00mm～31.00mm；所述第九后固定透镜与第十后固定透镜之间的间隔为48mm，所述第十后固定透镜与第十一后固定透镜之间设置有第四反射镜，所述第十后固定透镜的出射光通过所述第四反射镜射入第十一后固定透镜，所述第十后固定透镜与所述第四反射镜之间的间隔为58mm，所述第四反射镜与第十一后固定透镜之间的间隔为20mm，第十一后固定透镜与第十二后固定透镜之间的间隔为2.46mm。
10.根据权利要求9所述的可见光/红外光双波段光学系统，其特征在于，所述第一前固定组中的各个透镜的材料依次为ZF52、ZK9A、ZK9A、FK61，所述第一变倍组中的各个透镜的材料依次为ZLaF55A、H-LaK1、ZF52、ZLaF3，所述第一补偿组中的各个透镜的材料依次为ZF52、ZLaF55A，所述第一后固定组中的第一后固定透镜至第七后固定透镜的材料依次为ZK9A、QK3、H-LaK1、ZLaF55A、FK61、ZLaF3、ZF3；所述第二前固定组的材料为SILICON，所述第二变倍组的材料为GMERMANIUM，所述第二补偿组的材料为SILICON，所述第二后固定组中的各个透镜的材料依次为GMERMANIUM、SILICON、SILICON、GMERMANIUM。
一种可见光/红外光双波段光学系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种可见光/红外光双波段光学系统，属于连续变焦光学设备技术领域。
背景技术
[0002] 在工业检测和国防军事应用领域，为了在不同外界环境下快速、及时的发现目标并实现对目标的实时跟踪和精确测量，既要求得到目标的可见光图像，还需要得到目标的红外图像。随着社会的发展，单一波段的光学系统越来越难以满足实际使用需求，多波段甚至全波段混合光学系统得到了快速发展，多波段光学系统和变焦光学系统相结合的光学系统因其观测范围广、测量精确而得到了广泛应用。变焦距系统是一种焦距可连续变化，而像面保持稳定，且在变焦过程中像质保持良好的光学系统。可见光和红外结合的双波段光学系统其可见光能被人眼接受，观测方便，而且在夜间和微光条件下，以及在有雾或有遮挡时红外系统具有良好的烟雾、尘埃穿透能力，无昼夜限制受环境影响小，隐蔽性好等优点。在观察条件良好时用可见光波段，在光强较弱、夜间时用红外光路观察，两者配合使用可有效提高跟踪和测量目标的速度和效率。
[0003] 而且，对于高空侦察或侦察打击型大型机载平台而言，为提高目标探测/识别能力，要求其负载的光学系统具有空间分辨率高、作用距离远、识别概率高等特点。这要求该光学系统具有极长的焦距，长焦距即意味着大口径，目前国内外对于可见光变焦光学系统和红外变焦光学系统的研究均有涉及，但这两个光学系统是单独设计的、分离的，在使用时需要两个光学系统才能够实现所需功能，这会造成系统体积过大、重量太重，不能适用于高空侦察或侦察打击型大型机载平台。为了克服上述缺陷，申请号为201310248836.9的中国专利申请文件中公开了一种双波段共口径共光路共变焦成像光学系统，包括公共变焦组部分，分光棱镜，可见光后组和红外光后组，其中，公共变焦组部分由依次设置的公共前固定组、公共变倍组和公共补偿组组成，通过调节公共变倍组和公共补偿组实现可见与红外同步调节，但是，由于可见光光学系统和红外光学系统的变倍比不相同，这就意味着两波段情况下的可观测距离、观测范围不相同，也就造成有时无法精确地跟踪和测量目标的后果。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供一种可见光/红外光双波段光学系统，用以解决现有的共光路共变焦成像光学系统无法精确地跟踪和测量目标的问题。
[0005] 为实现上述目的，本发明的方案包括一种可见光/红外光双波段光学系统，包括分光板、可见光通道分系统和红外光通道分系统，经所述分光板分光后的可见光输入给所述可见光通道分系统，经所述分光板分光后的红外光输入给所述红外光通道分系统；所述可见光通道分系统包括依次同轴设置的光焦度为正的第一前固定组、光焦度为负的第一变倍组、光焦度为负的第一补偿组和光焦度为正的第一后固定组，所述第一补偿组和第一后固定组之间的光路上设有第一光阑，通过第一变倍组和第一补偿组的相对运动来实现该可见光通道分系统的变焦；所述第一变倍组由四个透镜组成，依次为：第一变倍透镜、第二变倍透镜、第三变倍透镜和第四变倍透镜，所述第一变倍透镜为弯向光阑的弯月形负透镜，第二变倍透镜为双凸正透镜，第三变倍透镜为双凹负透镜，第四变倍透镜为双凹负透镜，所述第二变倍透镜和第三变倍透镜组成第二胶合透镜组；所述第一补偿组由两个透镜组成，依次为：第一补偿透镜和第二补偿透镜，所述第一补偿透镜为弯向光阑的弯月形正透镜，第二补偿透镜为双凹负透镜；所述红外光通道分系统包括依次同轴设置的光焦度为正的第二前固定组、光焦度为负的第二变倍组、光焦度为正的第二补偿组和光焦度为正的第二后固定组，所述第二后固定组与像面之间的光路上设有第二光阑，通过所述第二变倍组和第二补偿组的相对运动来实现该红外光通道分系统的变焦。
[0006] 所述第一前固定组由四个透镜组成，依次为：第一前固定透镜、第二前固定透镜、第三前固定透镜和第四前固定透镜，所述第一前固定透镜为弯向所述光阑的弯月形负透镜，第二前固定透镜为双凸正透镜，第三前固定透镜为弯向光阑的弯月形正透镜，第四前固定透镜为弯向光阑的弯月形正透镜，所述第一前固定透镜和第二前固定透镜组成第一胶合透镜组；所述第一后固定组由八个透镜组成，依次是：第一至第八后固定透镜，所述第一至第八后固定透镜依次为弯向光阑的弯月形正透镜，双凸正透镜，双凸正透镜，双凹负透镜，背向光阑的弯月形正透镜，背向光阑的弯月形负透镜，双凸正透镜和3CCD等效棱镜，第三后固定透镜、第四后固定透镜和第五后固定透镜组成第三胶合透镜组，第六后固定透镜和第七后固定透镜组成第四胶合透镜组；所述第二前固定组为一个弯向光阑的弯月形正透镜，所述第二变倍组为一个双凹负透镜，所述第二补偿组为一个双凸正透镜，所述第二后固定组由第九后固定透镜、第十后固定透镜、第十一后固定透镜和第十二后固定透镜依次组成，其中，第九后固定透镜为弯向光阑的弯月形负透镜，第十后固定透镜背向光阑的弯月形正透镜，第十一后固定透镜弯向光阑的弯月形负透镜，第十二后固定透镜弯向光阑的弯月形负透镜。
[0007] 所述光学系统还包括第一反射镜和第二反射镜，入射光线依次经第一反射镜和第二反射镜的反射后射入到所述分光板上，所述第一反射镜和第二反射镜用于将入射光线压缩，使光束变细；所述第一反射镜为弯向物方的抛物面反射镜，所述第二反射镜为背向物方的抛物面反射镜。
[0008] 所述光学系统的技术指标为：波段：可见光波段0.486μm～0.656μm，红外波段3.7μm～4.8μm；可见光焦距：690mm定焦，红外焦距：650mm定焦；F数：可见光为4.5，红外为4。
[0009] 所述分光板为透可见光、反射红外光的分光板，所述第一反射镜和第二反射镜均垂直入射光线设置，所述依次经第一反射镜和第二反射镜的反射后射入到分光板上的光中，可见光透过分光板垂直射入可见光通道分系统中，红外光经分光板反射后射入红外光通道分系统中。
[0010] 所述第一反射镜与第二反射镜之间的间隔为150mm，所述第二反射镜与分光板之间的间隔为40mm；所述第一反射镜的口径为160mm，所述第二反射镜的口径为48mm。
[0011] 所述光学系统的技术指标为：波段：可见光波段0.486μm～0.656μm，红外波段3.7μm～4.8μm；可见光焦距：10mm～220mm，红外焦距：40mm～240mm；F数：可见光为4.5，红外为4。
[0012] 所述光学系统还包括第三反射镜，经所述分光板分光后的红外光经所述第三反射镜的反射后射入到所述红外光通道分系统中。
[0013] 所述可见光通道分系统中，第一前固定组与第一变倍组之间的间隔为1.5mm～46.42mm，第一变倍组与第一补偿组之间的间隔为0.5mm～43.58mm，第一补偿组与第一后固定组之间的间隔为1.5mm～9.58mm；第一胶合透镜组与第三前固定透镜之间的间隔为
0.15mm，第三前固定透镜与第四前固定透镜之间的间隔为0.15mm，所述第一变倍透镜与第二胶合透镜组之间的间隔为1.28mm，第二胶合透镜组与第四变倍透镜之间的间隔为2.5mm，第一补偿透镜与第二补偿透镜之间的间隔为1.84mm，第一后固定透镜与第二后固定透镜之间的间隔为0.15mm，第二后固定透镜与第三胶合透镜组之间的间隔为0.15mm，第三胶合透镜组与第四胶透镜合组之间的间隔为17.76mm；所述红外光通道分系统中，所述第二前固定组与第二变倍组之间的间隔为39.90mm～53.47mm，所述第二变倍组所述与第二补偿组之间的间隔为2.90mm～45.54mm，所述第二补偿组与所述第二后固定组之间的间隔为2.00mm～
31.00mm；所述第九后固定透镜与第十后固定透镜之间的间隔为48mm，所述第十后固定透镜与第十一后固定透镜之间设置有第四反射镜，所述第十后固定透镜的出射光通过所述第四反射镜射入第十一后固定透镜，所述第十后固定透镜与所述第四反射镜之间的间隔为
58mm，所述第四反射镜与第十一后固定透镜之间的间隔为20mm，第十一后固定透镜与第十二后固定透镜之间的间隔为2.46mm。
[0014] 所述第一前固定组中的各个透镜的材料依次为ZF52、ZK9A、ZK9A、FK61，所述第一变倍组中的各个透镜的材料依次为ZLaF55A、H-LaK1、ZF52、ZLaF3，所述第一补偿组中的各个透镜的材料依次为ZF52、ZLaF55A，所述第一后固定组中的第一后固定透镜至第七后固定透镜的材料依次为ZK9A、QK3、H-LaK1、ZLaF55A、FK61、ZLaF3、ZF3；所述第二前固定组的材料为SILICON，所述第二变倍组的材料为GMERMANIUM，所述第二补偿组的材料为SILICON，所述第二后固定组中的各个透镜的材料依次为GMERMANIUM、SILICON、SILICON、GMERMANIUM。
[0015] 本发明提供的可见光/红外光双波段光学系统中，可见光通道分系统和红外光通道分系统之间没有共有的透镜组，两个分系统之间是相互独立的，两个分系统能够各自进行对应调节，避免了使用共同的变倍组和补偿组进行调节焦距时，出现的一个系统成像清晰，而另一个系统却成像模糊的情况，也不会出现再次调节时，出现的像质正好相反的情况，所以该光学系统不管在可见光的波段还是在红外光的波段都能够精确地跟踪和测量目标。
[0016] 而且，采用前端共口径共光路后端分离成像的型式，能够实现短焦时利用连续变焦对目标进行搜索及长焦端对目标进行跟踪、识别及瞄准。避免使用可见光及红外两个分立的长焦大口径系统，从而能够实现系统的长焦距、小型化。
附图说明
[0017] 图1是连续变焦光学系统的整体结构示意图；
[0018] 图2是图1中的A区域的局部放大图；
[0019] 图3是定焦光学系统的整体结构示意图；
[0020] 图4是图3中的A区域的局部放大图；
[0021] 图5是可见光波段f＝690mm时的传递函数图；
[0022] 图6是可见光波段f＝690mm时的点列图；
[0023] 图7是可见光波段f＝690mm时的场曲、畸变图；
[0024] 图8是红外波段f＝650mm时的传递函数图；
[0025] 图9是红外波段f＝650mm时的点列图；
[0026] 图10是红外波段f＝650mm时的场曲、畸变图。
具体实施方式
[0027] 下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
[0028] 连续变焦光学系统实施例
[0029] 如图1所示的光学系统，其具有两种波段，分别是可见光和红外光，所以该光学系统分为可见光通道分系统和红外光通道分系统，在两个分系统的前端设置一个分光板3，该分光板为透可见光、反射红外光的分光板。经该分光板3分光后的可见光透过分光板射入可见光通道分系统中，红外光经分光板反射后射入红外光通道分系统中。这两个分系统能够相互独立进行连续变焦，具有很大的调节灵活性。
[0030] 该光学系统的技术指标为：波段：可见光波段0.486μm～0.656μm，红外波段3.7μm～4.8μm；可见光焦距：10mm～220mm，红外焦距：40mm～240mm；F数：可见光为4.5，红外为4。
[0031] 如图1和图2所示，可见光通道分系统包括依次同轴设置的光焦度为正的前固定组、光焦度为负的变倍组、光焦度为负的补偿组和光焦度为正的后固定组，补偿组和后固定组之间的光路上设有可变光阑ST，该可见光分系统能够通过变倍组和补偿组的相对运动来实现该分系统的连续变焦。前固定组由四个透镜组成，依次为：第一前固定透镜、第二前固定透镜、第三前固定透镜和第四前固定透镜，第一前固定透镜为弯向光阑的弯月形负透镜4，第二前固定透镜为双凸正透镜5，第三前固定透镜为弯向光阑的弯月形正透镜6，第四前固定透镜为弯向光阑的弯月形正透镜7，弯月形负透镜4和双凸正透镜5组成第一胶合透镜组。变倍组由四个透镜组成，依次为：第一变倍透镜、第二变倍透镜、第三变倍透镜和第四变倍透镜，第一变倍透镜为弯向光阑的弯月形负透镜8，第二变倍透镜为双凸正透镜9，第三变倍透镜为双凹负透镜10，第四变倍透镜为双凹负透镜11，双凸正透镜9和双凹负透镜10组成第二胶合透镜组。补偿组由两个透镜组成，依次为：第一补偿透镜和第二补偿透镜，第一补偿透镜为弯向光阑的弯月形正透镜12，第二补偿透镜为双凹负透镜13。后固定组由八个透镜组成，依次是：第一至第八后固定透镜，依次为弯向光阑的弯月形正透镜14，双凸正透镜
15，双凸正透镜16，双凹负透镜17，背向光阑的弯月形正透镜18，背向光阑的弯月形负透镜
19，双凸正透镜20和3CCD等效棱镜21，双凸正透镜16、双凹负透镜17和背向光阑的弯月形正透镜18组成第三胶合透镜组，背向光阑的弯月形负透镜19和双凸正透镜20组成第四胶合透镜组。
[0032] 在本实施例中的可见光分系统中，前固定组与变倍组之间的间隔为1.5mm～46.42mm，变倍组与补偿组之间的间隔为0.5mm～43.58mm，补偿组与后固定组之间的间隔为
1.5mm～9.58mm。第一胶合透镜组与弯向光阑的弯月形正透镜6之间的间隔为0.15mm，弯月形正透镜6与弯向光阑的弯月形正透镜7之间的间隔为0.15mm，弯向光阑的弯月形负透镜8与第二胶合透镜组之间的间隔为1.28mm，第二胶合透镜组与双凹负透镜11之间的间隔为
2.5mm，弯向光阑的弯月形正透镜12与双凹负透镜13之间的间隔为1.84mm，弯向光阑的弯月形正透镜14与双凸正透镜15之间的间隔为0.15mm，双凸正透镜15与第三胶合透镜组之间的间隔为0.15mm，第三胶合透镜组与第四胶透镜合组之间的间隔为17.76mm。
[0033] 固定组中的各个透镜的材料依次为ZF52、ZK9A、ZK9A、FK61，变倍组中的各个透镜的材料依次为ZLaF55A、H-LaK1、ZF52、ZLaF3，补偿组中的各个透镜的材料依次为ZF52、ZLaF55A，后固定组中的第一后固定透镜至第七后固定透镜的材料依次为ZK9A、QK3、H-LaK1、ZLaF55A、FK61、ZLaF3、ZF3。
[0034] 如表1所示，给该可见光分系统的一组具体参数，单位mm(表1、2和3中的序号分别对应各个镜片的标号)。
[0035] 表1
[0036]
[0037]
[0038] 在本实施例中，在入射光线的传播方向上，该分光板3与光轴成45°角放置，然后分光板3与红外光分系统之间设置有一个反射镜22，该反射镜22与分光板3射出的红外光的光轴之间也成45°角放置，所以，红外光依次经分光板3和反射镜22的反射后射入到红外光通道分系统中，并且由于分光板3和反射镜22均与对应的光轴成45°角放置，所以，可见光分系统和红外光分系统最终成平行设置，引入反射镜折叠光路，能够缩短整个系统的长度。
[0039] 该红外光通道分系统包括依次同轴设置的光焦度为正的前固定组、光焦度为负的变倍组、光焦度为正的补偿组和光焦度为正的后固定组，后固定组和像面之间的光路上设有光阑，此光阑与红外探测器的冷光阑重合，能够实现100％冷光阑效率。该红外光分系统能够通过变倍组和补偿组的相对运动来实现该分系统的连续变焦。前固定组为一个弯向光阑的弯月形正透镜23，变倍组为一个双凹负透镜24，补偿组为一个双凸正透镜25，后固定组由第九后固定透镜、第十后固定透镜、第十一后固定透镜和第十二后固定透镜依次组成，其中，第九后固定透镜为弯向光阑的弯月形负透镜26，第十后固定透镜背向光阑的弯月形正透镜27，第十一后固定透镜弯向光阑的弯月形负透镜29，第十二后固定透镜弯向光阑的弯月形负透镜30。
[0040] 在本实施例中的红外光通道分系统中，前固定组与变倍组之间的间隔为39.90mm～53.47mm，变倍组与补偿组之间的间隔为2.90mm～45.54mm，补偿组与后固定组之间的间隔为2.00mm～31.00mm。
[0041] 背向光阑的弯月形正透镜27与弯向光阑的弯月形负透镜29之间设置有反射镜28，弯月形正透镜27的出射光通过反射镜28射入弯月形负透镜29。其中，弯向光阑的弯月形负透镜26与背向光阑的弯月形正透镜27之间的间隔为48mm，背向光阑的弯月形正透镜27与反射镜28之间的间隔为58mm，反射镜28与弯月形负透镜29之间的间隔为20mm，弯月形负透镜29与弯月形负透镜30之间的间隔为2.46mm。
[0042] 弯向光阑的弯月形正透镜23的材料为SILICON，双凹负透镜24的材料为GMERMANIUM，双凸正透镜25的材料为SILICON，后固定组中的各个透镜的材料依次为GMERMANIUM、SILICON、SILICON、GMERMANIUM。
[0043] 如表2所示，给出该红外光分系统的一组具体参数，单位mm。
[0044] 表2
[0045]
[0046]
[0047] 双凹负透镜24的后表面、弯向光阑的弯月形负透镜26的前表面、弯向光阑的弯月形负透镜30的后表面采用非球面，而且非球面采用CODE V软件中的Asphere面型，方程为：
[0048]
[0049] 其中，c为曲率，r为垂直光轴方向的径向坐标，k为二次曲线常数，A为四阶非球面系数、B六阶非球面系数、C为八阶非球面系数、D为十阶非球面系数。
[0050] 以下给出一组上述几个非球面的非球面系数。
[0051] 透镜24的后表面的非球面系数为：k＝1.1134；A＝2.6965E-7；B＝-4.0543E-10；C＝-1.3258E-13。
[0052] 透镜26的前表面非球面系数为：k＝-0.95；A＝7.21676E-7；B＝-3.9905E-10；C＝7.1085E-13。
[0053] 透镜30的后表面非球面系数为：k＝5.95；A＝5.1092E-8；B＝3.5079E-8；C＝-1.3455E-10。
[0054] 定焦光学系统实施例
[0055] 上述连续变焦光学系统中，可见光分系统和红外光分系统均处于连续变焦状态。当可见光分系统处于焦距220mm、红外分系统处于焦距240mm时将两个反射镜切入光路中，此时，可见光波段和红外波段均处于长焦定焦状态。
[0056] 所以，该定焦光学系统的技术指标为：波段：可见光波段0.486μm～0.656μm，红外波段3.7μm～4.8μm；可见光焦距：690mm定焦，红外焦距：650mm定焦；F数：可见光为4.5，红外为4。
[0057] 具体为：
[0058] 在上述连续变焦光学系统的基础上，在该光学系统中还设置两个反射镜，反射镜1和反射镜2，如图3和4所示，入射光线依次经反射镜1和反射镜2的反射后射入到分光板3上，这两个反射镜的作用是将入射光线压缩，使光束变细，这样后端透镜的口径就可以变小。
[0059] 在本实施例中，反射镜1为弯向物方的抛物面反射镜，反射镜2为背向物方的抛物面反射镜，反射镜1和反射镜2均垂直入射光线设置，并且这两个反射镜的基底材料均为石英材料，反射面镀高反射膜。
[0060] 反射镜1与反射镜2之间的间隔为150mm，反射镜2与分光板3之间的间隔为40mm，且反射镜1的口径为160mm，反射镜2的口径为48mm。
[0061] 如表3所示，为反射镜1、反射镜2和分光板3的一组具体参数，单位mm。
[0062] 表3
[0063]序号 面型 曲率半径 间隔 材料
1 抛物面 440.63 150 石英
2 抛物面 140.63 40 石英
3 平面 Infinity 40 石英
[0064] 在上述连续变焦光学系统中，没有设置反射镜1和反射镜2，作为其他的实施例，反射镜1和反射镜2事先就已设置在该连续变焦系统中，其中，反射镜2可以从光路中切入和切出。反射镜2的切入和切出是由机械结构来完成的，可以使用一个电机带动反射镜2移动其位置，使用电机进行移动属于常规技术，这里不再做赘述。
[0065] 当反射镜2从光路中切出时，由反射镜1反射的光线不能进入后端分系统进行成像，此时，反射镜1和反射镜2在光路中不起作用，均不参与光学系统的成像，也可以认为这两个反射镜不存在，此时可见光和红外波段处于连续变焦状态。
[0066] 当可见光分系统处于最小视场即焦距220mm、红外分系统处于最小视场即焦距240mm时，两者中的变倍组和补偿组已经移动到了所设计的极限位置，此时，将反射镜2切入光路中，则反射镜1和反射镜2同时参与成像，可见光波段和红外波段均处于长焦定焦状态。
主反射镜1反射的光线进入次反射镜2，次反射镜2反射的光线进入焦距为220mm的可见光分系统和焦距为240mm的红外分系统中，在这种情况下，主反射镜1、次反射镜2与焦距为220mm的折射式可见光分系统组成的折反式光学系统的焦距为690mm；主反射镜1、次反射镜2与焦距为240mm的折射式红外分系统组成的折反式光学系统的焦距为650mm。
[0067] 如图5所示为可见光波段f＝690mm时的传递函数图；图6是可见光波段f＝690mm时的点列图；图7是可见光波段f＝690mm时的场曲、畸变图；图8是红外波段f＝650mm时的传递函数图；图9是红外波段f＝650mm时的点列图；图10是红外波段f＝650mm时的场曲、畸变图。
[0068] 以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述光学系统的基本技术指标，在满足技术指标的基础上，该光学系统中的各个透镜的参数并不唯一，该具体实施方式只是给出其中一种具体参数，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的基本思路，设计出各种变形的模型、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。
