[實用新型]彈載消熱差中長波紅外雙波段望遠(yuǎn)成像物鏡

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720161975.1
• 申請日: 2017-02-22
• 公開（公告）號: CN206773272U
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李琪;沈為民
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號: G02B13/00
• 分類號: G02B13/00;G02B13/06;G02B13/02;G02B1/00;G01J5/02;G01J5/08;G01J5/20
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司32103
• 代理人: 陶海鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種彈載消熱差中長波紅外雙波段望遠(yuǎn)成像物鏡，可適用于雙波段紅外探測的小型化中長波雙波段紅外導(dǎo)引頭光學(xué)系統(tǒng)等。

背景技術(shù)

紅外成像系統(tǒng)能夠在強(qiáng)光或閃光的干擾下不致盲，應(yīng)而在戰(zhàn)場能夠發(fā)揮比可見光成像技術(shù)無以比擬的作用。由于受紅外焦平面技術(shù)的限制，傳統(tǒng)的紅外成像系統(tǒng)一般工作的波段較窄，獲取的信息量有限，一些有用的信息湮沒在工作波段內(nèi)，這是因為不同輻射特性的景物在短波紅外(SWIR)、中波紅外(MWIR)、長波紅外(LWIR)有著不同的表現(xiàn)，比如在存在雜散輻射或靠近熱源的情況下，長波紅外具有較強(qiáng)的偵察能力；在濕熱的環(huán)境下，中波紅外的優(yōu)勢更為明顯；短波紅外特性與可見光比較接近。因此,結(jié)合各個波段的成像特點，工作于多個波段的紅外光學(xué)系統(tǒng)能夠獲取充分有用的信息，有效剔除目標(biāo)的偽裝信息，提高目標(biāo)的探測與識別能力、識別速率，并降低系統(tǒng)的虛警率，在軍事作戰(zhàn)中占有發(fā)揮舉足輕重的地位。

紅外雙波段光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計是雙色導(dǎo)引頭實現(xiàn)的一項關(guān)鍵技術(shù)。隨著紅外光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用越來越廣泛，工作環(huán)境越來越復(fù)雜，對紅外光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量要求越來越高，設(shè)計能夠工作在惡劣環(huán)境條件下的高性能紅外光學(xué)系統(tǒng)成為必然。環(huán)境溫度變化將引起材料折射率的變化、系統(tǒng)焦距改變、像面位移、成像質(zhì)量下降等。由于大多數(shù)紅外光學(xué)材料的折射率隨溫度變化較大,紅外光學(xué)系統(tǒng)的熱不穩(wěn)定性表現(xiàn)得尤為明顯。因此，在設(shè)計紅外光學(xué)系統(tǒng)的過程中，必須采用一定的補償技術(shù)以消除溫度變化造成的影響，使紅外光學(xué)系統(tǒng)能夠在一定的環(huán)境溫度范圍內(nèi)保持良好的成像質(zhì)量。

傳統(tǒng)的無熱化設(shè)計方法可分為三類：(1) 機(jī)械被動式；(2) 機(jī)電主動式；(3) 光學(xué)被動式。其中光學(xué)被動消熱差技術(shù)憑借其重量小、無功耗、可靠性高等優(yōu)點，成為光學(xué)系統(tǒng)消熱差的首選方法，可通過匹配透鏡與鏡頭結(jié)構(gòu)件的熱性能自動消除熱差。但目前適用于工作在中長波紅外雙波段的彈載消熱差望遠(yuǎn)成像物鏡系統(tǒng)還未見報道。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種體積緊湊，成像質(zhì)量高，工作于中長波紅外雙波段，出瞳與探測器冷光闌準(zhǔn)確匹配的彈載消熱差望遠(yuǎn)成像物鏡。

實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)方案是提供一種彈載消熱差中長波紅外雙波段望遠(yuǎn)成像物鏡，它的光學(xué)系統(tǒng)包括共口徑前置望遠(yuǎn)鏡組、平面反射鏡組、場鏡、中繼成像鏡組和紅外探測器；所述的共孔徑前置望遠(yuǎn)鏡組、中繼成像鏡組的結(jié)構(gòu)形式均為透射式柯克三片式；共孔徑前置望遠(yuǎn)鏡組中各透鏡的光焦度范圍依次為0.02～0.035、 -0.008～-0.02、-0.02～-0.04、0.001～0.005；中繼成像鏡組中各透鏡的光焦度范圍依次為0.02～0.035、 -0.01～-0.04、 -0.01～-0.02、0.03～0.05；所述的共孔徑前置望遠(yuǎn)鏡組的焦距與物鏡光學(xué)系統(tǒng)的焦距之比為1.5:1～2.5:1；所述的中繼成像鏡組的焦距與物鏡光學(xué)系統(tǒng)的焦距之比為1:1～2:1。

本實用新型技術(shù)方案提供的彈載消熱差中長波紅外雙波段望遠(yuǎn)成像物鏡的一種具體結(jié)構(gòu)是：共口徑前置望遠(yuǎn)鏡組的出射光經(jīng)兩塊平面反射鏡折疊光路，在兩塊平面反射鏡中加入二向分色鏡，將中波紅外反射，長波紅外透射；所述的中波紅外光經(jīng)場鏡聚焦目標(biāo)，再經(jīng)平面反射鏡折疊一次光路形成一次像后，通過中繼成像鏡組將目標(biāo)成像于中波紅外探測器的焦平面上；所述的長波紅外光經(jīng)另一場鏡形成一次像，再通過另一中繼成像鏡組將目標(biāo)成像于長波紅外探測器的焦平面上。

本實用新型技術(shù)方案還包括另一種具體的結(jié)構(gòu)：共口徑前置望遠(yuǎn)鏡組的出射光由三塊平面反射鏡折疊光路，在經(jīng)第三塊平面反射鏡后以場鏡聚焦目標(biāo)，再經(jīng)第四塊反射鏡折疊一次光路形成一次像，通過中繼成像鏡組將目標(biāo)成像于雙色探測器的焦平面上。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果在于：

1、光學(xué)系統(tǒng)采用非球面來實現(xiàn)大視場要求，同時利用反射鏡組進(jìn)行折疊光路，采用了透射式進(jìn)行一次成像，結(jié)構(gòu)緊湊，滿足系統(tǒng)小型化的要求。

2、光學(xué)系統(tǒng)采用光學(xué)被動消熱差方法，通過匹配光學(xué)材料歸化熱差系數(shù)和光學(xué)機(jī)械結(jié)構(gòu)件材料的熱膨脹系數(shù)，使各影響因素的熱離焦量進(jìn)行互相補償，使光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量在工作環(huán)境溫度范圍內(nèi)始終保持可以良好的水平，具有重量小、無功耗、可靠性高等優(yōu)點。

3、光學(xué)系統(tǒng)采用紅外雙波段高透過率增透膜，實現(xiàn)了整個光學(xué)系統(tǒng)的高透過率。

4、光學(xué)系統(tǒng)不僅可適用于兩個分別響應(yīng)中波和長波的探測器，同時適用于中長波雙色焦平面探測器。

附圖說明