[發明專利]一種可見光與長波紅外的共口徑復合成像光學系統

在審

• 申請號: 201910315209.X
• 申請日: 2019-04-18
• 公開（公告）號: CN109975961A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 楊克君;葉明;陳楠;翟宇
• 申請（專利權）人: 哈爾濱新光光電科技股份有限公司
• 主分類號: G02B13/14
• 分類號: G02B13/14;G02B13/00
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

本發明提供了一種可見光與長波紅外的共口徑復合成像光學系統，包括：沿光路依次設置的整流罩、紅外復合鏡組以及可見光導引光學組件；紅外復合鏡組中靠近整流罩一側的紅外透鏡的中心具有開孔；可見光導引光學組件設置在開孔處，用于將從開孔處進入的可見光引導至紅外復合鏡組外。本發明成像視場大、探測距離遠、占用空間小、具有大相對孔徑，可用于小型紅外導引頭中，可實現對目標的搜索、跟蹤。

技術領域

本發明涉及多模成像導引頭系統設計領域，具體涉及一種可見光與長波紅外的共口徑復合成像光學系統。

背景技術

多模復合尋的制導是指由多種模式的尋的導引頭參與制導，共同完成導彈的尋的任務。目前正在應用或研究的多模復合尋的導引頭，主要采用的是雙模復合的形式。雙模復合制導武器主要包括紫外/紅外、可見光/紅外、激光/紅外、微波/紅外和毫米波/紅外成像等。本發明是基于可見光/紅外復合成像光學系統進行的改進設計。

目前關于可見光/紅外復合成像系統主要分為分口徑設計和基于卡塞格林系統的共口徑設計兩種。

其中分口徑設計如圖1所示，可見光光路和紅外光光路隔離設置，這種設置的缺點是可見光光路過多占用紅外光路的空間。

基于卡塞格林系統的共口徑設計的一個實例是《可見光/中波紅外雙波段共口徑光學系統設計》(郭鈺琳等，《紅外技術》，2018年2月)，其結構如圖2所示，這種設計由于可見光光路和紅外光路共用同一口徑，因此相比于分口徑設計解決了紅外光路空間被占用的問題，卡塞格林系統本身瞬時視場很小，而為保證足夠的作用距離其長波紅外光路口徑又偏大，很難通過掃描方式獲得足夠的視場。

因此需要一種新的可見光與長波紅外的共口徑復合成像光學系統，來解決現有技術中的諸多缺陷。

發明內容

本發明的一個目的是解決現有技術中分口徑設計占用過多紅外光路的空間，而基于卡塞格林系統的共口徑設計視場過小的缺陷。

本發明提供了一種可見光與長波紅外的共口徑復合成像光學系統，包括：沿光路依次設置的整流罩、紅外復合鏡組以及可見光導引光學組件；紅外復合鏡組中靠近整流罩一側的紅外透鏡的中心具有開孔：可見光導引光學組件設置在開孔處，用于將從開孔處進入的可見光引導至紅外復合鏡組外。

可選地，可見光導引光學組件包括棱鏡。

可選地，可見光與長波紅外的共口徑復合成像光學系統還包括可見光反射鏡以及可見光成像鏡組，可見光反射鏡用于將引導出的可見光反射至可見光成像鏡組，進而通過可見光成像鏡組進行成像。

可選地，紅外復合鏡組包括第一紅外透鏡、第二紅外透鏡、第三紅外透鏡，分別沿著靠近整流罩至遠離整流罩方向依次設置；第一紅外透鏡的中心具有開孔。

可選地，由紅外復合鏡組構成的紅外光分系統的工作波段為8μm～14μm，視場≥6.5°×5.2°；由可見光導引光學組件、可見光反射鏡以及可見光成像鏡組構成的可見光分系統的工作波段為580nm～1000nm，視場≥8°×8°。

本發明的有益效果是：

(1)成像視場大、探測距離遠、占用空間小、大相對孔徑。

(2)在一個具體的實施例中，本發明中的可見光成像系統工作波段580nm～1000nm，視場≥8°×8°，分辨率2048×2048，其軸上MTF≥0.45@90lp/mm，0.7視場MTF≥0.3@90lp/mm；紅外光學系統工作波段8μm～14μm，視場≥6.5°×5.2°,分辨率640×512，其軸上MTF≥0.3@30lp/mm；0.7視場MTF≥0.31@30p/mm,匹配紅外相機MRTD≤300mK；可見光成像系統與紅外成像系統光軸一致性≤0.01°，外形尺寸＜Φ138mm×90mm，總重量＜900g，具有結構緊湊、質量輕、體積小、環境適應性好等特點。