[發(fā)明專利]一種光學(xué)搜索方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410354175.2
• 申請日: 2014-07-23
• 公開（公告）號: CN104155756A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張興德;何文忠;李江勇;李榮剛;安成斌
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第十一研究所
• 主分類號: G02B26/10
• 分類號: G02B26/10
• 代理公司: 工業(yè)和信息化部電子專利中心 11010
• 代理人: 張蕾

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光學(xué)搜索方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

光電系統(tǒng)通過光學(xué)掃描的方式，實(shí)現(xiàn)對物方大范圍空間的搜索，發(fā)現(xiàn)其感興趣的目標(biāo)或區(qū)域。通常，光電系統(tǒng)采用兩維旋轉(zhuǎn)的方式實(shí)現(xiàn)對物方大范圍空間的搜索。

圖1為現(xiàn)有的光學(xué)搜索系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，目前光電系統(tǒng)普遍采用掃描反射鏡擺動掃描與轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)進(jìn)行空間范圍搜索的工作方式，一維通過轉(zhuǎn)臺12的繞其旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)方位搜索，另一維通過掃描反射鏡13繞垂直于紙平面旋轉(zhuǎn)軸的擺動掃描實(shí)現(xiàn)俯仰搜索，光電系統(tǒng)14的入射光軸與轉(zhuǎn)臺12的旋轉(zhuǎn)軸同軸，并正交于掃描反射鏡13的旋轉(zhuǎn)軸。

當(dāng)俯仰搜索空間偏離水平位置A(掃描反射鏡13與水平面的夾角θ＝45°)到達(dá)位置B時，如果保證進(jìn)入系統(tǒng)的光通量不變，掃描反射鏡13的有效通光孔徑將會變大，這將大大地增加掃描反射鏡13的尺寸、體積與重量，也將增加掃描反射鏡13的電機(jī)功率和控制難度。掃描反射鏡13在旋轉(zhuǎn)主截面內(nèi)長的度Dθ與θ的關(guān)系為Dθ＝0.707×D1/cosθ，D1為掃描反射鏡13在水平位置A時在旋轉(zhuǎn)主截面的長度。

如果掃描反射鏡13的尺寸D1保持不變，在俯仰位置B處進(jìn)入系統(tǒng)的光通量將減少，在此位置處將降低對感興趣目標(biāo)的探測能力，降低系統(tǒng)的光學(xué)效率。如果俯仰搜索空間范圍繼續(xù)偏離水平位置A，進(jìn)入系統(tǒng)的光通量進(jìn)一步減少，以至于不能發(fā)現(xiàn)感興趣目標(biāo)，譬如，掃描反射鏡13擺動到與水平位置A垂直時，此時沒有光通量進(jìn)入系統(tǒng)。

在現(xiàn)有搜索系統(tǒng)下，系統(tǒng)的搜索空間范圍約為俯仰60°，方位360°，并且系統(tǒng)隨著俯仰角度的增加，系統(tǒng)的光學(xué)效率越來越低，降低對感興趣目標(biāo)的探測能力。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種光學(xué)搜索方法及系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的光學(xué)搜索系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)大范圍空間的等效率搜索的問題。

為解決上述問題，本發(fā)明主要是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：本發(fā)明一方面提供了一種光學(xué)搜索方法，該方法包括：

將光電系統(tǒng)的入射光軸與掃描反射鏡的中心旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置為同軸，將所述光電系統(tǒng)的入射光軸與轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置為正交；

所述掃描反射鏡繞其中心旋轉(zhuǎn)軸滾動進(jìn)行光電系統(tǒng)的一維搜索，所述轉(zhuǎn)臺繞其旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)光電系統(tǒng)的另一維搜索，并且在空間搜索過程中，所述掃描反射鏡的反射面與所述光電系統(tǒng)的入射光軸的夾角為一定值，在所述掃描反射鏡的大小保持不變的情況下，使進(jìn)入所述光電系統(tǒng)的光通量保持最大，且空間搜索過程中進(jìn)入所述光電系統(tǒng)的光通量保持恒定。

優(yōu)選地，通過所述掃描反射鏡的繞其旋轉(zhuǎn)軸的滾動掃描實(shí)現(xiàn)光電系統(tǒng)在俯仰方向的搜索，通過所述轉(zhuǎn)臺繞其旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)光電系統(tǒng)在方位方向的搜索。

優(yōu)選地，所述掃描反射鏡設(shè)置在光電系統(tǒng)的入瞳處。

優(yōu)選地，所述掃描反射鏡的反射面與光電系統(tǒng)的入射光軸的夾角為30-60度。

優(yōu)選地，所述掃描反射鏡的反射面與光電系統(tǒng)的入射光軸的夾角為45度。

優(yōu)選地，所述掃描反射鏡的位置滿足L>Dcosθ/2+R，其中，L為所述反射鏡中心到轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)軸的水平距離，R為所述轉(zhuǎn)臺的半徑，θ為所述掃描反射鏡的反射面與光電系統(tǒng)的入射光軸的夾角，D為所述掃描反射鏡的實(shí)際通光口徑。

本發(fā)明另一方面還提供了一種光學(xué)搜索系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：轉(zhuǎn)臺、掃描反射鏡及光電系統(tǒng)，掃描反射鏡、光電系統(tǒng)安裝在轉(zhuǎn)臺上；

所述光電系統(tǒng)的入射光軸與所述掃描反射鏡的中心旋轉(zhuǎn)軸同軸，所述光電系統(tǒng)的入射光軸與轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)軸正交；

所述掃描反射鏡繞其中心旋轉(zhuǎn)軸滾動進(jìn)行光電系統(tǒng)的一維搜索，所述轉(zhuǎn)臺繞其旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)光電系統(tǒng)的一維搜索；

在大范圍空間搜索過程中，所述掃描反射鏡的反射面與光電系統(tǒng)的入射光軸的夾角為一定值，在所述掃描反射鏡的大小保持不變的情況下，使進(jìn)入所述光電系統(tǒng)的光通量保持最大，且空間搜索過程中進(jìn)入所述光電系統(tǒng)的光通量保持恒定。

優(yōu)選地，通過所述掃描反射鏡的繞其旋轉(zhuǎn)軸的滾動掃描實(shí)現(xiàn)光電系統(tǒng)在俯仰方向的搜索，通過所述轉(zhuǎn)臺繞其旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)光電系統(tǒng)在方位方向的搜索；

優(yōu)選地，所述掃描反射鏡設(shè)置在光電系統(tǒng)的入瞳處；

優(yōu)選地，所述掃描反射鏡的反射面與光電系統(tǒng)的入射光軸的夾角為30-60度。

優(yōu)選地，所述掃描反射鏡的反射面與光電系統(tǒng)的入射光軸的夾角為45度。