[發(fā)明專利]一種非制冷大面陣快掃光學(xué)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811295382.X
• 申請(qǐng)日: 2018-11-01
• 公開（公告）號(hào): CN109358423B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉紅霞;張良;畢野彪;吳曉鳴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司洛陽(yáng)電光設(shè)備研究所
• 主分類號(hào): G02B27/00
• 分類號(hào): G02B27/00;G02B26/10;G02B26/08
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

本發(fā)明涉及一種非制冷大面陣快掃光學(xué)系統(tǒng)，通過(guò)在開普勒望遠(yuǎn)系統(tǒng)形成的平行光路中加入快速掃描擺鏡，快速掃描擺鏡擺動(dòng)以補(bǔ)償成像系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的視場(chǎng)角度，保證積分時(shí)間內(nèi)目標(biāo)在像面成像位置保持穩(wěn)定，從而實(shí)現(xiàn)圖像的清晰成像，解決了面陣快掃成像系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中圖像變虛、拖尾的問(wèn)題。通過(guò)近軸光學(xué)系統(tǒng)理論計(jì)算分析，確定了光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)型，通過(guò)優(yōu)化透鏡曲率半徑、透鏡間隔、不同光學(xué)材料匹配以及采用非球面、衍射面等特殊面型來(lái)校正光學(xué)系統(tǒng)的像差，使像質(zhì)達(dá)到最優(yōu)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)技術(shù)，涉及一種非制冷大面陣快掃光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

面陣凝視連續(xù)快掃成像系統(tǒng)相比線列掃描成像系統(tǒng)，較容易實(shí)現(xiàn)變速掃描時(shí)對(duì)重點(diǎn)區(qū)域?qū)嵭兄攸c(diǎn)監(jiān)測(cè)、跟蹤，其應(yīng)用的難點(diǎn)在于探測(cè)器積分時(shí)間內(nèi)焦平面和景物之間會(huì)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而使圖像變得模糊、拖尾。采用大面陣非制冷探測(cè)器件更容易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的小型化、輕量化以及制造成本。

在面陣凝視快掃像方補(bǔ)償光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過(guò)在開普勒望遠(yuǎn)系統(tǒng)形成的平行光路中加入快速掃描擺鏡，快速掃描擺鏡回?cái)[角度以補(bǔ)償成像系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的視場(chǎng)角度，保證積分時(shí)間內(nèi)成像目標(biāo)在像面成像位置保持不變，從而實(shí)現(xiàn)圖像的清晰成像，解決了面陣凝視連續(xù)快掃成像系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程，成像圖像變虛、拖尾的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問(wèn)題

為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種非制冷大面陣快掃光學(xué)系統(tǒng)，由開普勒望遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)、快速掃描擺鏡以及會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成。可以實(shí)現(xiàn)凝視成像和快掃成像，能夠適應(yīng)超寬環(huán)境溫度(-40℃～+60℃)變化，并能保持高質(zhì)量成像。

技術(shù)方案

一種非制冷大面陣快掃光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于包括沿光路設(shè)置的第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、第四透鏡4、快速掃描擺鏡5、第五透鏡6、第六透鏡7、第七透鏡8和第八透鏡9以及終端的探測(cè)器10；透鏡1和透鏡2構(gòu)成的開普勒望遠(yuǎn)物鏡組，透鏡3和透鏡4構(gòu)成開普勒望遠(yuǎn)目鏡組，透鏡6、透鏡7、透鏡8和透鏡9構(gòu)成的會(huì)聚成像組；

所述各透鏡光學(xué)參數(shù)為：

所述第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、第四透鏡4、快速掃描擺鏡5、第五透鏡6、第六透鏡7、第七透鏡8和第八透鏡9選取材料為鍺、硒化鋅或K9玻璃。

所述第一透鏡1、第三透鏡3、第四透鏡4、第五透鏡6、第六透鏡7和第八透鏡9選取材料為鍺；所述第二透鏡2和第七透鏡8選取材料為硒化鋅；所述快速掃描擺鏡5選取材料為K9玻璃。

所述探測(cè)器10的像素?cái)?shù)320×256、384×288、640×512、1024×768，像素大小適用于12μm、17μm、25μm的非制冷焦平面探測(cè)器，適用波長(zhǎng)：8μm～12μm。

有益效果

本發(fā)明提出的一種非制冷大面陣快掃光學(xué)系統(tǒng)，通過(guò)在開普勒望遠(yuǎn)系統(tǒng)形成的平行光路中加入快速掃描擺鏡，快速掃描擺鏡擺動(dòng)以補(bǔ)償成像系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的視場(chǎng)角度，保證積分時(shí)間內(nèi)目標(biāo)在像面成像位置保持穩(wěn)定，從而實(shí)現(xiàn)圖像的清晰成像，解決了面陣快掃成像系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中圖像變虛、拖尾的問(wèn)題。通過(guò)近軸光學(xué)系統(tǒng)理論計(jì)算分析，確定了光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)型，通過(guò)優(yōu)化透鏡曲率半徑、透鏡間隔、不同光學(xué)材料匹配以及采用非球面、衍射面等特殊面型來(lái)校正光學(xué)系統(tǒng)的像差，使像質(zhì)達(dá)到最優(yōu)。

有益效果：

1成像質(zhì)量?jī)?yōu)

利用非球面、衍射面等特殊光學(xué)面型校正光學(xué)系統(tǒng)的像差，平衡了各種像差，得到了優(yōu)良像質(zhì)。

2凝視成像和快掃成像

光學(xué)系統(tǒng)可以直接實(shí)現(xiàn)凝視成像，也可利用快掃反射鏡實(shí)現(xiàn)掃描成像，實(shí)現(xiàn)多用途。

3溫度適應(yīng)性好