一种三视场紧凑型红外光学望远系统技术方案

本发明专利技术一种三视场紧凑型红外光学望远系统，属于航空红外探测侦查技术领域；由次镜、主镜、第一目镜、第二目镜、第三目镜构成小视场光学模式，由中视场第一物镜、中视场第二物镜、主镜、第一目镜、第二目镜、第三目镜构成中视场光学模式，由大视场第一物镜、大视场第二物镜、主镜、第一目镜、第二目镜、第三目镜构成大视场光学模式；所述主镜、第一目镜、第二目镜、第三目镜为光学固定组，所述次镜、中视场第一物镜、中视场第二物镜、大视场第一物镜、大视场第二物镜互为切换组，通过更换不同切换组实现三种光学视场模式之间的切换。本发明专利技术兼顾了小视场跟踪，中视场识别和大视场扫描的红外光学探测领域应用需求，提高了系统的集成化率。提高了系统的集成化率。提高了系统的集成化率。

【技术实现步骤摘要】
一种三视场紧凑型红外光学望远系统


[0001]本专利技术属于航空红外探测侦查
，具体涉及一种三视场紧凑型红外光学望远系统。

技术介绍

[0002]红外探测系统是高效能的现代化侦察手段，在军事上和民用上都得到了广泛普及。特别在自然环境恶劣、其他系统的干扰的条件下，依然具备非常强大的探知能力和准确的定位能力。对于航空探测侦查领域，可以作为被动雷达工作，主要提供场景中出现目标的探测和跟踪；具备热成像性能，可用于昼夜场景导航或视觉判断。
[0003]红外探测系统为提高探测距离和目标识别能力，需要具备多视场探测能力，提供了不同的探测空间分辨率。大视场探测用于平台扫描目标发现，中视场探测用于目标识别，小视场探测用于目标跟踪，多视场的探测需求增加了光学系统的复杂程度，增大了红外探测载荷的体积和重量，降低了系统性能，增加了系统的研制成本。
[0004]目前，红外探测系统复合波段探测的主要技术途径：一种是采用分立口径光学设计，采用多光学镜头的物理叠加。该技术途径的优点是设计简单，缺点是体积和重量代价较大，降低了系统性能；另一种技术是采用采用共望远镜光学设计。该技术途径的优点是结构紧凑、重量轻、成本低，缺点是设计难度较大。

技术实现思路

[0005]要解决的技术问题：
[0006]为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提供一种结构紧凑、轻量化的三视场紧凑型红外光学望远系统，在探测载荷体积空间受限的情况下，提供多种探测分辨率，采用三视场红外望远镜设计，兼顾了小视场跟踪，中视场识别和大视场扫描的红外光学探测领域应用需求，提高了系统的集成化率，减少了研制成本。
[0007]本专利技术的技术方案是：一种三视场紧凑型红外光学望远系统，包括次镜、主镜、第一目镜、第二目镜、第三目镜、中视场第一物镜、中视场第二物镜、大视场第一物镜、大视场第二物镜，由次镜、主镜、第一目镜、第二目镜、第三目镜构成小视场光学模式，由中视场第一物镜、中视场第二物镜、主镜、第一目镜、第二目镜、第三目镜构成中视场光学模式，由大视场第一物镜、大视场第二物镜、主镜、第一目镜、第二目镜、第三目镜构成大视场光学模式；
[0008]所述主镜、第一目镜、第二目镜、第三目镜为光学固定组，所述次镜、中视场第一物镜、中视场第二物镜、大视场第一物镜、大视场第二物镜互为切换组，通过更换不同切换组实现三种光学视场模式之间的切换。
[0009]本专利技术的进一步技术方案是：所述小视场光学模式中，光线依次经过主镜、次镜、第一目镜、第二目镜、第三目镜；所述次镜与主镜的中心距为100mm，次镜为非球面反射镜，主镜为二次曲面反射镜，材料都为铝或其他光学材料。
[0010]本专利技术的进一步技术方案是：所述小视场光学模式的光学系统数据如下：
[0011][0012]本专利技术的进一步技术方案是：所述中视场光学模式中，光线依次经过中视场第一物镜、中视场第二物镜、穿过主镜中间开孔，经过第一目镜、第二目镜、第三目镜；所述中视场第一物镜与中视场第二物镜的中心距为45mm，中视场第一物镜为凸透镜，材料为单晶锗；中视场第二物镜为凹透镜，材料为硫化锌。
[0013]本专利技术的进一步技术方案是：所述中视场光学模式的光学系统数据如下：
[0014][0015]本专利技术的进一步技术方案是：所述大视场光学模式中，光线依次通过大视场第一物镜、大视场第二物镜、穿过主镜中间开孔，经过第一目镜、第二目镜、第三目镜；所述大视
场第一物镜与大视场第二物镜的中心距为15.72mm，大视场第一物镜为凸透镜，材料为硒化锌；大视场第二物镜为凹透镜，材料为硫化锌。
[0016]本专利技术的进一步技术方案是：所述大视场光学模式的光学系统数据如下：
[0017][0018][0019]本专利技术的进一步技术方案是：所述第一目镜、第二目镜、第三目镜之间的中心间隔分别为2.85mm和10.53mm；第一目镜为凹透镜，材料为硫系玻璃；第二目镜为凸透镜，材料为硒化锌；第三目镜为凹透镜，材料为氟化钡。
[0020]本专利技术的进一步技术方案是：所述小视场模式放大倍率5.1倍，红外视场角4.6
°
；中视场模式放大倍率3.43倍，红外视场角6.9
°
；大视场模式放大倍率2.45倍，红外视场为9.6
°
。
[0021]本专利技术的进一步技术方案是：所述光学望远系统探测波段为长波红外8μm
‑
10μm波段。
[0022]有益效果
[0023]本专利技术的有益效果在于：本专利技术三视场紧凑型红外光学望远系统，具备三种视场模式设计、结构紧凑、轻量化等优点，提供多种探测分辨率，兼顾了小视场跟踪，中视场识别和大视场扫描的红外光学探测需求，可广泛应用于军事和民用光电侦查和探测领域。具体效果如下：
[0024]1.仅采用卡塞格林望镜次镜与二次成像望远镜之间物镜组的切换方式实现三视场望远系统设计，切换方式简单。系统总长度小于300mm，结构紧凑。
[0025]2.系统具三种探测视场模式，小视场放大倍率5.1倍，红外视场角4.6
°
；中视场光学放大倍率3.43倍，红外光学视场为6.9
°
；大视场放大倍率2.45倍，红外光学视场9.6
°
。
[0026]3.目镜组设计采用硫系玻璃，硒化锌和氟化钡的低热光系数的材料组合，光焦度分配方案为凹透镜、凸透镜和凹透镜的，应对三种视场变化。
附图说明
[0027]图1是本专利技术三视场紧凑型红外光学望远系统结构示意图。
[0028]图2是本专利技术三视场紧凑型红外光学望远系统的传递函数MTF图。
[0029]图3是本专利技术三视场紧凑型红外光学望远系统的弥散斑图。
[0030]附图标记说明：1.次镜、2.主镜、3.第一目镜、4.第二目镜、5.第三目镜、6.中视场第一物镜、7.中视场第二物镜、8.大视场第一物镜、9.大视场第二物镜。
具体实施方式
[0031]下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0032]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0033]如图1所示，本实施例三视场紧凑型红外光学望远系统具体参数：
[0034](一)小视场系统
[0035]放大倍率：5.1倍；
[0036]红外视场：4.6
°
；
[0037](二)中视场系统
[0038]放大倍率：3.43倍；
[0039]长波红外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三视场紧凑型红外光学望远系统，其特征在于：包括次镜、主镜、第一目镜、第二目镜、第三目镜、中视场第一物镜、中视场第二物镜、大视场第一物镜、大视场第二物镜，由次镜、主镜、第一目镜、第二目镜、第三目镜构成小视场光学模式，由中视场第一物镜、中视场第二物镜、主镜、第一目镜、第二目镜、第三目镜构成中视场光学模式，由大视场第一物镜、大视场第二物镜、主镜、第一目镜、第二目镜、第三目镜构成大视场光学模式；所述主镜、第一目镜、第二目镜、第三目镜为光学固定组，所述次镜、中视场第一物镜、中视场第二物镜、大视场第一物镜、大视场第二物镜互为切换组，通过更换不同切换组实现三种光学视场模式之间的切换。2.根据权利要求1所述一种三视场紧凑型红外光学望远系统，其特征在于：所述小视场光学模式中，光线依次经过主镜、次镜、第一目镜、第二目镜、第三目镜；所述次镜与主镜的中心距为100mm，次镜为非球面反射镜，主镜为二次曲面反射镜，材料都为铝或其他光学材料。3.根据权利要求1所述一种三视场紧凑型红外光学望远系统，其特征在于：所述小视场光学模式的光学系统数据如下：4.根据权利要求1所述一种三视场紧凑型红外光学望远系统，其特征在于：所述中视场光学模式中，光线依次经过中视场第一物镜、中视场第二物镜、穿过主镜中间开孔，经过第一目镜、第二目镜、第三目镜；所述中视场第一物镜与中视场第二物镜的中心距为45mm，中视场第一物镜为凸透镜，材料为单晶锗；中视场第二物镜为凹透镜，材料为硫化锌。5.根据权利要求1所述一种三视场...

【专利技术属性】
技术研发人员：金辰杰，张志文，于海滨，王彦，李安然，
申请(专利权)人：中航洛阳光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：