[发明专利]基于MOEMS的变焦和调焦系统

说明书

技术领域

本发明涉及基于MOEMS的变焦和调焦系统，尤其是用于目标探测中的变焦方法和变焦装置。

背景技术

为了获取清晰的成像效果，要求光学组件具备良好的快速变焦能力。传统的变焦系统是通过改变光学系统组元之间的间隔和结构替换的方式来改变光学系统的有效焦距和系统的视场角；其中光学系统运动组元筒凸轮的机械运动，通常由电机和齿轮传动机构驱动，实现变焦和调焦功能，响应时间需要几百毫秒；采用结构替换形式来实现变焦的系统，则需采用复杂的转入转出机械结构。而且尺寸过大不利于安装在小型空间探测器中。本系统采用基于MOEMS(Micro-opto-electromechanical systems)器件可变形镜来提供变焦和调焦功能，减小系统体积，取消了一些响应时间常数较大的机械传动件，使整个系统动态响应性能大大提高，反应快捷，所采用的基于MOEMS可变形镜可以达到～1ms的响应时间。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于MOEMS的变焦和调焦系统，能够满足空间探测器上对变焦和调焦的需求。

该基于MOEMS的变焦和调焦系统包括第一光学组、第二光学组和探测器；第一光学组包括第一可变形镜和第一反射镜，第二光学组包括第一正透镜、第一负透镜、第一双胶合透镜、第二可变形镜、第二负透镜、第二反射镜、第二双胶合透镜、第二正透镜、第三负透镜，系统从物方到像方的光学元件依次为第一光学组的第一可变形镜，第一光学组的第一反射镜，第二光学组的第一正透镜，第二光学组的第一负透镜，第二光学组的第一双胶合透镜，第二光学组的第二可变形镜，第二光学组的第二负透镜，第二光学组的第二反射镜，第二光学组的第二双胶合透镜，第二光学组的第二正透镜，第二光学组的第三负透镜，其中第一光学组的第一可变形镜的法线与物方入射光线的光轴夹角等于11°，第一光学组的第一可变形镜法线与第一光学组的第一反射镜法线的夹角等于45°，第一光学组的第一反射镜法线与第二光学组第一正透镜光轴的夹角等于56°，第二光学组的第一正透镜光轴和第二光学组的第一负透镜光轴为平行且同心，第二光学组的第一负透镜光轴和第二光学组的第一双胶合透镜光轴为平行且同心，第二光学组的第一双胶合透镜光轴和第二光学组的第二可变形镜中心法线夹角等于45°，第二光学组的第二可变形镜中心法线和第二光学组的第二负透镜光轴夹角等于45°，第二光学组的第二负透镜光轴和第二光学组的第二反射镜法线夹角等于45°，第二光学组的第二反射镜法线和第二光学组的第二双胶合透镜光轴夹角等于45°，第二光学组的第二双胶合透镜光轴和第二光学组的第二正透镜光轴为平行且同心，第二光学组的第二正透镜光轴和第二光学组的第三负透镜光轴为平行且同心，第二光学组的第三负透镜光轴和探测器中心法线为平行且同心，从物方入射光线在第一光学组的第一可变形镜处被反射，再在第一光学组的第一反射镜处反射，反射的光线进入第二光学组，透射通过第二光学组第一正透镜，透射通过第二光学组第一负透镜，透射通过第二光学组第一双胶合透镜，在第二光学组第二可变形镜处被反射后，透射通过第二光学组第二负透镜，在第二光学组第二反射镜处被反射后，透射通过第二光学组第二双胶合透镜，透射通过第二光学组第二正透镜，透射通过第二光学组第三负透镜，最后到达探测器；

本发明的有效效益是：

1、变焦光学系统结构紧凑，体积小巧；

2、变焦光学系统像差校正良好，系统探测精度高，稳定性好。

3、变焦光学系统有很大变焦比，目标探测范围可变，可以在较大范围内寻找目标，并实现快速精确定位；

附图说明

图1基于MOEMS的变焦和调焦系统结构示意图；

图2本发明的光学系统图；

其中：1-第一光学组，2-第二光学组，3-第一可变形镜，4-第二可变形镜，7-探测器，8-第二光学组的第一正透镜，9-第二光学组的第一负透镜，10-第二光学组的第一双胶合透镜，11-第二光学组的第二负透镜，12-第二光学组的第一反射镜，13第二光学组的第二双胶合透镜，14-第二光学组的第二正透镜，15-第二光学组的第三负透镜，16-第一光学组的反射镜。

具体实施方式

本发明中第一光学组和第二光学组的光学焦距变化，是通过改变第一可变形镜3和第二可变形镜4的曲率半径实现，如图1。本发明中用于目标探测的变焦和调焦系统，变焦和调焦过程中两个光学组的轴上间隔不变，第一组元和第二组元内部光学元件之间的间隔不变，第一组元和第二组元的系统焦距可变。本发明中物方入射光线按顺序分别进入第一光学组1和第二光学组2，在探测器7处成像。