[發明專利]紅外光學系統

有效

• 申請號: 201310010463.1
• 申請日: 2013-01-11
• 公開（公告）號: CN103064185A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 叢海佳;陳剛義;孫永雪;張愛紅;陳守謙;范志剛;胡海力
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G02B27/10;G02B3/02;G02B1/02
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于紅外技術領域，尤其是涉及一種應用于紅外/激光雙模制導中的紅外成像制導光學系統。

背景技術

目前，采用制冷型紅外焦平面陣列探測器的大視場高分辨率的紅外成像光學系統，廣泛應用在航空、航天和地面的偵察、跟蹤和攔截中。

在現代高技術戰爭中，精確制導武器攻擊過程中遇到的對抗層次越來越多，對抗手段越來越復雜。因此，對末制導技術提出了更高的要求。由于精確制導武器采用的非成像的單一尋的制導方式已不能完成作戰使命，必須在發展成像尋的制導技術的同時，大力發展多模復合尋的制導技術，從而使導彈具有作用距離遠、制導精度高和低空性能好的特點，適應未來遠程精確打擊的戰術需要。目前，在各種復合制導技術中，由于紅外成像尋的制導能自主捕獲目標、抗干擾能力強、角精度高、隱蔽性好、目標識別能力強，但是沒有目標的距離信息、系統不能全天候工作。而主動激光雷達擁有全天候攻擊、制導精度高、保密性好、可探測距離和抗干擾能力強等優點，但是探測距離近、受氣象條件影響大。因此將這兩種制導模式相結合，構成紅外/激光雙模制導系統可以實現系統性能上的優勢互補，能明顯的提高導彈制導系統的性能，適應惡劣戰場環境中的作戰需要。紅外光學系統在紅外成像制導技術中發揮重要的作用，然而現有的紅外光學系統存在以下問題：

（1）掃描型光學系統雖然視場覆蓋的范圍大，但信息獲取不連續，且有光機掃描裝置，體積大，結構復雜；

（2）凝視型光學系統不需要光機掃描裝置，但瞬時視場一般比較小；

（3）一般紅外成像光學系統不僅需要具有較大的搜索視場，還應具備較高的成像分辨率，但分辨率提高會帶來系統焦距和口徑增加，使系統體積增大；

（4）紅外光學玻璃的材料選擇具有局限性；

（5）結構復雜，成本高。

與本發明最為接近的現有技術如圖1所示，一種紅外/激光雙模導引頭系統，采用了共孔徑的結構模式，紅外能量和反射的激光能量共口徑部分為雙反射形式，紅外和激光信號的分離是通過在次鏡上鍍分色膜來實現。

但是該系統存在以下不足之處：

（1）系統的瞬時視場比較小，視場角只有±1.96°；

（2）共口徑部分采用雙反射形式，中心視場的光線被遮攔，能量損失大；

（3）系統適用于像元數為320×256，像元尺寸為30μm的紅外探測器，空間分辨率不高。

發明內容

為了克服現有雙模導引頭系統的瞬時視場比較小、能量損失大、空間分辨率不高的不足，本發明提供了一種紅外光學系統。

本發明的紅外光學系統包括從物面到像面依次同軸設置的整流罩1、第一透鏡組2、棱鏡3、第二透鏡組4和紅外成像探測器5，無窮遠目標首先經過整流罩1后照射到第一透鏡組2，經過棱鏡3后得到一次像，然后經過第二透鏡組4透射成像到紅外成像探測器5上。

本發明紅外光學系統采用折射二次成像的結構形式達到了大視場的要求，同時實現了100%的冷光闌效率，中間像面處設置有視場光闌，可以很好的抑制雜散光，且該系統適用于小像元探測器，提高了系統的成像分辨率。本發明紅外成像光學系統通過引入非球面和二元光學技術，有效提高了系統的成像質量，簡化了系統的結構。本發明對比現有技術具有以下顯著優點：

（1）具有較大的搜索視場，瞬時視場可達到10°～15°；

（2）適用于小像元探測器，具有高成像分辨率，可獲得高清晰度的目標信息，制導精度高；

（3）能量利用率高，集中度非常高；

（4）材料選擇常規紅外玻璃，易加工和檢測；

（5）系統成像質量高；

（6）系統含有中間像面，在中間像面附近放置分光棱鏡有利于分光，在中間像面處設置視場光闌，有效抑制雜光；

（7）特別適合作為高精度，大視場，小型化和輕量化需要的紅外/激光雙模導引頭中的紅外光學系統。

附圖說明

圖1為現有技術的結構示意圖；

圖2為本發明的紅外光學系統結構示意圖；

圖3為本發明的紅外光學系統的光路圖；

圖4為本發明的紅外光學系統光學傳遞函數MTF曲線；

圖5為本發明的紅外光學系統能量包圍圓圖；

圖6為本發明的紅外光學系統點列圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的技術方案作進一步解釋說明，但并不限定本發明的保護范圍。