一种扫描型中波红外光学系统技术方案

本发明专利技术涉及一种扫描型中波红外光学系统，包括沿光路方向依次设置的望远前组A、扫描反射镜和二次成像后组B；所述望远前组A包括沿入射光路依次设置的弯月正透镜A1，弯月负透镜A2、弯月正透镜A3、弯月负透镜A4和弯月正透镜A5，所述二次成像后组B包括沿扫描反射镜反射光路依次设置的弯月正透镜B1、弯月负透镜B2、弯月正透镜B3和反射镜以及沿反射镜反射光路依次设置的弯月正透镜B4和弯月正透镜B5。本发明专利技术将扫描反射镜放在望远系统的出瞳位置，实现视场扫描，采用望远系统压缩光束口径，减小扫描镜的尺寸，提高扫描效率；可匹配640x512@25um制冷型中波红外探测器，实现高分辨率的目标搜索与跟踪。

【技术实现步骤摘要】
一种扫描型中波红外光学系统
本专利技术涉及一种扫描型中波红外光学系统。
技术介绍
红外搜索跟踪系统通过高速图像信息处理实现目标的实时检测识别，提取目标信息和航迹。在探测器一定的情况下，凝视型红外搜索跟踪系统若要实现大视场目标搜索则会降低系统分辨率，扫描型红外系统则可在不损失分辨率的情况下实现对大视场内目标的搜索和跟踪。传统的物方扫描光学系统口径大，体积大，而像方扫描形式的光学系统具有较小的口径，扫描速度快。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种可压缩光束口径，减小尺寸，提高扫描效率的扫描型中波红外光学系统，实现高分辨率的大视场扫描。本专利技术采用以下方案实现：一种扫描型中波红外光学系统，包括沿光路方向依次设置的望远前组A、扫描反射镜和二次成像后组B；所述望远前组A包括沿入射光路依次设置的弯月正透镜A1，弯月负透镜A2、弯月正透镜A3、弯月负透镜A4和弯月正透镜A5，所述二次成像后组B包括沿扫描反射镜反射光路依次设置的弯月正透镜B1、弯月负透镜B2、弯月正透镜B3和反射镜以及沿反射镜反射光路依次设置的弯月正透镜B4和弯月正透镜B5。进一步的，所述望远前组A与扫描反射镜之间的空气间隔和扫描反射镜与二次成像后组B之间的空气间隔两者之和为62.82mm；望远前组A中弯月正透镜A1与弯月负透镜A2之间的空气间隔为10.77mm，弯月负透镜A2与弯月正透镜A3之间的空气间隔71.80mm，弯月正透镜A3与弯月负透镜A4之间的空气间隔为104.85mm，弯月负透镜A4与弯月正透镜A5之间的空气间隔为9.02mm。进一步的，二次成像后组B中弯月正透镜B1与弯月负透镜B2的空气间隔为2.21mm，弯月负透镜B2与弯月正透镜B3的空气间隔为23.91mm，弯月正透镜B3与反射镜之间的空气间隔和反射镜与弯月正透镜B4之间的空气间隔两者之和为111.40mm，弯月正透镜B4与弯月正透镜B5之间的空气间隔为33.33mm。进一步的，所述扫描反射镜和反射镜均与光轴倾斜45°设置，并且扫描反射镜和反射镜两者所在平面向相垂直。进一步的，弯月正透镜A1的凸面朝向物面，材料为硅单晶；弯月负透镜A2的凸面朝向物面，材料为锗单晶；弯月正透镜A3的凸面朝向物面，材料为硅单晶；弯月负透镜A4的凹面朝向物面，材料为硅单晶；弯月正透镜A5的凸面朝向物面，材料为硅单晶。进一步的，弯月正透镜B1的凸面朝向物面，材料为硅单晶；弯月负透镜B2的凸面朝向物面，材料为锗单晶；弯月正透镜B3的凸面朝向物面，材料为硅单晶；弯月正透镜B4的凹面朝向物面，材料为硅单晶；弯月正透镜B5的凸面朝向物面，材料为硅单晶。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：a)本专利技术将扫描反射镜放在望远系统的出瞳位置，实现大视场扫描，采用望远系统压缩光束口径，减小扫描镜的尺寸，提高扫描效率；可匹配640x512@25um制冷型中波红外探测器，通过扫描反射镜状态的改变，实现高分辨率的目标搜索与跟踪；b)本专利技术的成像光路采取二次成像光路设计，光阑位置放在探测器冷光阑上，保证100%冷光阑效率，同时使二次成像光路的入瞳与望远系统的出瞳匹配，减小渐晕、减小扫描镜尺寸，减小光学系统的口径；c)本专利技术采用U型结构，将光路进行二次90°折转，可实现系统小型化、轻量化。为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本专利技术作进一步详细说明。附图说明图1是本专利技术光学系统结构图；图2是本专利技术光学系统的MTF曲线图；图3为光学系统的点列图；图4为光学系统的场曲、畸变曲线图。具体实施方式如图1~4所示，一种扫描型中波红外光学系统，包括沿光路方向依次设置的望远前组A、扫描反射镜和二次成像后组B；所述望远前组A包括沿入射光路依次设置的弯月正透镜A1，弯月负透镜A2、弯月正透镜A3、弯月负透镜A4和弯月正透镜A5，所述二次成像后组B包括沿扫描反射镜反射光路依次设置的弯月正透镜B1、弯月负透镜B2、弯月正透镜B3和反射镜以及沿反射镜反射光路依次设置的弯月正透镜B4和弯月正透镜B5；此光学系统为扫描型光学系统，采用三次成像的结构型式，该结构型式由十片镜片组成，通过扫描反射镜实现光学扫描，扩大搜索跟踪视场。为了减小扫描反射镜的尺寸，提高扫描效率，将扫描反射镜放置在望远系统的出瞳处，采用一片反射镜来折叠光路，二次折转系统光路可实现系统小型化、轻量化，满足实际应用的要求，该镜头可搭配640*512@25um制冷型中波红外探测器使用，通过扫描反射镜状态的改变，实现高分辨率的目标搜索与跟踪，解决目前凝视型红外系统要实现大视场目标搜索时会降低系统分辨率的问题。在本实施例中，所述望远前组A与扫描反射镜之间的空气间隔和扫描反射镜与二次成像后组B之间的空气间隔两者之和为62.82mm；望远前组A中弯月正透镜A1与弯月负透镜A2之间的空气间隔为10.77mm，弯月负透镜A2与弯月正透镜A3之间的空气间隔71.80mm，弯月正透镜A3与弯月负透镜A4之间的空气间隔为104.85mm，弯月负透镜A4与弯月正透镜A5之间的空气间隔为9.02mm。在本实施例中，二次成像后组B中弯月正透镜B1与弯月负透镜B2的空气间隔为2.21mm，弯月负透镜B2与弯月正透镜B3的空气间隔为23.91mm，弯月正透镜B3与反射镜之间的空气间隔和反射镜与弯月正透镜B4之间的空气间隔两者之和为111.40mm，弯月正透镜B4与弯月正透镜B5之间的空气间隔为33.33mm。在本实施例中，所述扫描反射镜和反射镜均与光轴倾斜45°设置，并且扫描反射镜和反射镜两者所在平面向相垂直，使得本专利技术光学系统形成U型结构，将光路进行二次90°折转，可实现系统小型化、轻量化。在本实施例中，弯月正透镜A1的凸面朝向物面，材料为硅单晶；弯月负透镜A2的凸面朝向物面，材料为锗单晶；弯月正透镜A3的凸面朝向物面，材料为硅单晶；弯月负透镜A4的凹面朝向物面，材料为硅单晶；弯月正透镜A5的凸面朝向物面，材料为硅单晶。在本实施例中，弯月正透镜B1的凸面朝向物面，材料为硅单晶；弯月负透镜B2的凸面朝向物面，材料为锗单晶；弯月正透镜B3的凸面朝向物面，材料为硅单晶；弯月正透镜B4的凹面朝向物面，材料为硅单晶；弯月正透镜B5的凸面朝向物面，材料为硅单晶。本专利技术光学系统中各个镜片的具体参数见下表：上述弯月负透镜A2的非球面S4中心曲率半径为167.7966mm，弯月正透镜A3的非球面S5中心曲率半径为89.6631mm，弯月负透镜A4的非球面S8中心曲率半径为-31.9837mm，弯月正透镜A5的非球面S9中心曲率半径为44.8413mm，弯月正透镜B1的非球面S11中心曲率半径为28.1144mm，弯月负透镜B2的非球面S13和非球面S14中心曲率半径分别为818.7936mm和29.3549mm，弯月正透镜B3的非球面S15中心曲率半径为77.7520mm，弯月正透镜B4的非本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种扫描型中波红外光学系统，其特征在于：包括沿光路方向依次设置的望远前组A、扫描反射镜和二次成像后组B；所述望远前组A包括沿入射光路依次设置的弯月正透镜A1，弯月负透镜A2、弯月正透镜A3、弯月负透镜A4和弯月正透镜A5，所述二次成像后组B包括沿扫描反射镜反射光路依次设置的弯月正透镜B1、弯月负透镜B2、弯月正透镜B3和反射镜以及沿反射镜反射光路依次设置的弯月正透镜B4和弯月正透镜B5。/n

【技术特征摘要】
1.一种扫描型中波红外光学系统，其特征在于：包括沿光路方向依次设置的望远前组A、扫描反射镜和二次成像后组B；所述望远前组A包括沿入射光路依次设置的弯月正透镜A1，弯月负透镜A2、弯月正透镜A3、弯月负透镜A4和弯月正透镜A5，所述二次成像后组B包括沿扫描反射镜反射光路依次设置的弯月正透镜B1、弯月负透镜B2、弯月正透镜B3和反射镜以及沿反射镜反射光路依次设置的弯月正透镜B4和弯月正透镜B5。


2.根据权利要求1所述的扫描型中波红外光学系统，其特征在于：所述望远前组A与扫描反射镜之间的空气间隔和扫描反射镜与二次成像后组B之间的空气间隔两者之和为62.82mm；望远前组A中弯月正透镜A1与弯月负透镜A2之间的空气间隔为10.77mm，弯月负透镜A2与弯月正透镜A3之间的空气间隔71.80mm，弯月正透镜A3与弯月负透镜A4之间的空气间隔为104.85mm，弯月负透镜A4与弯月正透镜A5之间的空气间隔为9.02mm。


3.根据权利要求2所述的扫描型中波红外光学系统，其特征在于：二次成像后组B中弯月正透镜B1与弯月负透镜B2的空气间隔为2.21mm，弯...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈丽娜，钟兆铨，康哲恺，孔祥东，
申请(专利权)人：福建福光股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35