面阵扫描红外光学系统技术方案

本发明专利技术公开一种面阵扫描红外光学系统，面阵扫描红外光学系统包括由物方到像方依次设置的望远系统透镜组、方位扫描振镜、俯仰扫描振镜、三次成像组、光学窗口、冷屏光阑和像面，所述冷屏光阑与所述三次成像组的出瞳位置重合；所述方位扫描振镜和所述俯仰扫描振镜均具有固定状态和往返回扫状态，在所述方位扫描振镜处于固定状态，所述俯仰扫描振镜处于往返回扫状态时，所述面阵扫描红外光学系统能够补偿俯仰方向的像移，保持俯仰角的稳定；在所述方位扫描振镜和所述俯仰扫描振镜均处于往返回扫状态时，所述面阵扫描红外光学系统同时实现二维空域的搜索，解决图像像旋的问题。解决图像像旋的问题。解决图像像旋的问题。

【技术实现步骤摘要】
面阵扫描红外光学系统


[0001]本专利技术涉及光学
，尤其涉及面阵扫描红外光学系统。

技术介绍

[0002]红外面阵搜索系统要实现对大视场空域的监测，必须充分利用面阵探测器成像帧频高的特点，借助伺服控制机构使系统输出的图像覆盖方位360
°
以及一定的俯仰范围，保证成像清晰以及系统输出的每一帧图像具备准确的方位角度、俯仰角度信息。
[0003]在稳定平台下，当红外搜索跟踪系统进行掠海低空探测时，希望整个海域的海天相接部分在系统的监控下。此时，该系统只需要进行方位360
°
扫描探测，利用方位搜索转台进行周视扫描，配备以补偿反射镜进行方位维的像移补偿，设置相应搜索速率保证连续图像之间一定的重叠率，从而使得方位360度无漏扫。当红外搜索跟踪系统处于运动平台下，受船摇的影响，当方位搜索转台进行360
°
方位搜索成像时，所监控区域的俯仰角度将不再保持稳定，在某些方位的区域的俯仰角高于0
°
，而在另一些方位区域的俯仰角低于0
°
，因而不能有效的完成掠海低空探测。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的是提出一种面阵扫描红外光学系统，旨在解决现有的红外面阵搜索系统扫描过程中存在的图像像旋问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提出的一种面阵扫描红外光学系统，其中所述面阵扫描红外光学系统包括由物方到像方依次设置的望远系统透镜组、方位扫描振镜、俯仰扫描振镜、三次成像组、光学窗口、冷屏光阑和像面，所述冷屏光阑与所述三次成像组的出瞳位置重合；
[0006]所述方位扫描振镜和所述俯仰扫描振镜均具有固定状态和往返回扫状态，所述俯仰扫描振镜用以补偿水平方向像移的同时，补偿俯仰方向的像移。
[0007]可选地，所述望远系统透镜组包括从物方到像方依次布设的前固定透镜组、变倍透镜组、补偿透镜组和后固定透镜组，其中，所述变倍透镜组和所述补偿透镜组均可沿所述光轴的延伸方向活动设置，以实现所述面阵扫描红外光学系统的连续变焦。
[0008]可选地，所述前固定透镜组包括从物方到像方依次布设的第一前固定透镜和第二前固定透镜；
[0009]所述变倍透镜组包括第一变倍透镜；
[0010]所述补偿透镜组包括从物方到像方依次布设的第一补偿透镜和第二补偿透镜；
[0011]所述后固定透镜组包括从物方到像方依次布设的第一后固定透镜、第二后固定透镜、光焦度为负的第三后固定透镜。
[0012]可选地，所述第一前固定透镜的光焦度为正，所述第二前固定透镜的光焦度为负；
[0013]所述第一变倍透镜的光焦度为负；
[0014]所述第一补偿透镜的光焦度为正，所述第二补偿透镜的光焦度为负；
[0015]所述第一后固定透镜的光焦度为负，所述第二后固定透镜的光焦度为正，所述第三后固定透镜的光焦度为负。
[0016]可选地，所述第一前固定透镜为弯月型硅透镜，所述第二前固定透镜为弯月型鍺透镜，所述第一前固定透镜和所述第二前固定透镜的凹面朝向所述像方；
[0017]所述第一变倍透镜为双凹球面硅透镜；
[0018]所述第一补偿透镜为双凸非球面硅透镜，所述第二补偿透镜为弯月型非球面鍺透镜，所述第二补偿透镜的凹面朝向所述物方；
[0019]所述第一后固定透镜为弯月型非球面鍺透镜，所述第一后固定透镜的凹面朝向所述物方，所述第二后固定透镜为双凸非球面硅透镜，所述第三后固定透镜为双凹非球面鍺透镜。
[0020]可选地，所述三次成像组包括从物方到像方依次布设的光焦度为正的第一透镜、光焦度为正的第二透镜、光焦度为正的第三透镜和光焦度为负的第四透镜。
[0021]可选地，所述第一透镜为弯月型球面硅透镜，所述第二透镜为弯月型球面硅透镜、所述第三透镜为双凸型非球面硅透镜，所述第四透镜为弯月型非球面鍺透镜，其中，所述第一透镜和所述第四透镜的凹面均朝向所述像方，所述第二透镜的凹面朝向所述物方。
[0022]可选地，所述望远系统透镜组的出瞳位置位于所述方位扫描振镜附近；
[0023]所述俯仰扫描振镜位于所述望远系统透镜组与所述三次成像组之间的平行光路中。
[0024]可选地，所述方位扫描振镜与所述俯仰扫描振镜相对应设置，以将自所述物方入射的光束经所述望远系统透镜组透射后，投射至所述方位扫描振镜，经所述方位扫描振镜反射后的光束再经所述俯仰扫描振镜反射，以使得自所述俯仰扫描振镜反射至像方的光束与自所述物方入射经所述望远系统透镜组的光束的传播路径平行且反向。
[0025]可选地，所述面阵扫描红外光学系统的短焦焦距为f1，长焦焦距为f2，所述面阵扫描红外光学系统的变倍比为Γ，其中，1＜Γ≤20。
[0026]本专利技术提供的技术方案中，望远系统透镜组、方位扫描振镜、俯仰扫描振镜、三次成像组、光学窗口、冷屏光阑和像面，所述冷屏光阑与所述三次成像组的出瞳位置重合；通过望远系统透镜组将入射的光线转化为平行光束，并投向所述方位扫描振镜，所述方位扫描振镜对光路进行折转，并将光束投射至所述俯仰扫描振镜，所述扫描振镜和所述俯仰扫描振镜均具有固定状态和往返回扫状态，在所述方位扫描振镜和所述俯仰扫描振镜均处于固定状态时，所述面阵扫描红外光学系统处于凝视跟踪模式，凝视时所述望远系统透镜组可连续变焦；在所述方位扫描振镜处于往返回扫状态，所述俯仰扫描振镜处于固定状态时，所述面阵扫描红外光学系统处于周扫搜索模式；在所述方位扫描振镜处于固定状态，所述俯仰扫描振镜处于往返回扫状态时，所述面阵扫描红外光学系统能够补偿俯仰方向的像移，保持俯仰角的稳定；在所述方位扫描振镜和所述俯仰扫描振镜均处于往返回扫状态时，所述面阵扫描红外光学系统同时实现二维空域的搜索，解决图像像旋的问题。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0028]图1为红外搜索跟踪系统光路图；
[0029]图2为本专利技术提供的面阵扫描红外光学系统处于广角端时一实施例的结构示意图；
[0030]图3为本专利技术提供的面阵扫描红外光学系统处于望远端时一实施例的结构示意图；
[0031]图4为图2中的短焦系统f60mm对应的传递函数曲线图；
[0032]图5为图2中的中焦系统f200mm对应的传递函数曲线图；
[0033]图6为图3中的长焦系统f600mm对应的传递函数曲线图。
[0034]附图标号说明：
[0035]标号名称标号名称1前固定透镜组5方位扫描振镜1
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1第一前固定透镜6俯仰扫描振镜1
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2第二前固定透镜7三次成像组2变倍透镜组7
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1第一透镜3补偿透镜组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面阵扫描红外光学系统，其特征在于，包括由物方到像方依次设置的望远系统透镜组、方位扫描振镜、俯仰扫描振镜、三次成像组、光学窗口、冷屏光阑和像面，所述冷屏光阑与所述三次成像组的出瞳位置重合；所述方位扫描振镜和所述俯仰扫描振镜均具有固定状态和往返回扫状态，所述俯仰扫描振镜用以补偿水平方向像移的同时，补偿俯仰方向的像移。2.如权利要求1所述的面阵扫描红外光学系统，其特征在于，所述望远系统透镜组包括从物方到像方依次布设的前固定透镜组、变倍透镜组、补偿透镜组和后固定透镜组，其中，所述变倍透镜组和所述补偿透镜组均可沿所述光轴的延伸方向活动设置，以实现所述面阵扫描红外光学系统的连续变焦。3.如权利要求2所述的面阵扫描红外光学系统，其特征在于，所述前固定透镜组包括从物方到像方依次布设的第一前固定透镜和第二前固定透镜；所述变倍透镜组包括第一变倍透镜；所述补偿透镜组包括从物方到像方依次布设的第一补偿透镜和第二补偿透镜；所述后固定透镜组包括从物方到像方依次布设的第一后固定透镜、第二后固定透镜、光焦度为负的第三后固定透镜。4.如权利要求3所述的面阵扫描红外光学系统，其特征在于，所述第一前固定透镜的光焦度为正，所述第二前固定透镜的光焦度为负；所述第一变倍透镜的光焦度为负；所述第一补偿透镜的光焦度为正，所述第二补偿透镜的光焦度为负；所述第一后固定透镜的光焦度为负，所述第二后固定透镜的光焦度为正，所述第三后固定透镜的光焦度为负。5.如权利要求3所述的面阵扫描红外光学系统，其特征在于，所述第一前固定透镜为弯月型硅透镜，所述第二前固定透镜为弯月型鍺透镜，所述第一前固定透镜和所述第二前固定透镜的凹面朝向所述像方；所述第一变倍透镜为双凹球面硅透镜；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王美钦，蔡宾，潘海俊，邹爽，陈乐，丁俊雅，
申请(专利权)人：武汉联一合立技术有限公司，
类型：发明
国别省市：