[发明专利]一种复合成像模拟光学系统

说明书

技术领域

本发明属于多目标特性仿真领域，涉及一种复合成像模拟光学系统。

背景技术

在军事应用领域，现代战场电磁环境日益复杂，对精确制导武器系统提出了新的技战术要求，采用传统的红外、可见光和激光等单一制导模式的武器系统存在缺陷和使用局限性，难以在复杂战场背景和强电磁干扰环境条件下快速、准确地截获跟踪目标，完成作战使命，发展多频谱或多体制复合寻的制导正日益成为提高各类精确制导武器命中概率的重要途径。为了满足对多频谱多波段信息进行探测要求，单一的光学成像系统已经不能满足需求。一种复合成像模拟光学系统设计将可见光、激光、红外三光集成在一套光学系统中，主要方式有两种，一种是透射式(如图2所示)，另一种是反射式(如图3所示)。若采用透射式成像光学系统设计，由于视场的要求，其镜片的口径会相对较大，并且能够覆盖可见光、激光、红外的光学材料相对较少。若采用反射式成像光学系统设计，可见光、激光光学系统的较大视场无法满足，并且高反射率的可见光、激光、红外膜系工艺复杂，这对镀膜材料和镀膜工艺都提出了很高的要求，目前镀宽波段、高反射率的反射膜存在很大难度。因此，采用透射式和反射式相结合的成像光学系统设计，其既能满足不同光谱范围内对视场的要求，又能满足不同光谱范围内的光学系统成像质量的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术单纯采用透射式或反射式无法满足当前新的技术要求的不足，提供了一种复合成像模拟光学系统。

本发明的技术解决方案：

为满足测量视场、整体尺寸的要求，并且要能同时满足可见、激光、红外的光学材料。若单独采用透射式光学系统设计，那么整个系统的尺寸相对较大，并且能够同时满足可见、激光、红外的光学材料较少，成本很高；若单独采用反射式光学系统设计，系统中次镜表面就要镀同时能够反射可见、激光、红外的高反射膜。目前，镀该膜系对材料和工艺都有较大的困难，并且一般反射式光学系统适合小视场光学系统，这样就不能满足可见、激光光学系统所要求的较大视场角；通过比较两种光学系统设计的优劣，最终采用的光学系统设计方式是将透射式与反射式相结合的光学系统设计。其中，可见、激光光学系统采用透射式光学系统设计，红外光学系统采用反射式光学系统设计，两套光学系统通过第三透镜合成在一起，主要考虑两套光学系统的尺寸匹配、成像质量要求等。

为了满足上述要求，本发明采用如下方案：

一种复合成像模拟光学系统，依次包括大口径反射镜、第一透镜、第二透镜、第三透镜，其中：

所述大口径反射镜为一片抛物面镜，其表面镀高反射率膜，反射光谱范围为长波红外范围：8μm～12μm，所述大口径反射镜有效口径φ50mm～φ200mm；

所述第一透镜为一片凸透镜，其材料为氟化钙，其表面镀高透过率膜，透过光谱范围为可见光范围和激光：分别为0.4μm～0.76μm和1.064μm，所述第一透镜的有效口径φ10mm～φ100mm，厚度为5mm～30mm；

所述第二透镜为一片凹透镜，其材料为氧化铂，其表面镀高透过率膜，透过光谱范围为可见光范围和激光：分别为0.4μm～0.76μm和1.06μm，第二透镜有效口径φ10mm～φ100mm，厚度为1mm～20mm；

所述第三透镜是一片非球面镜，其材料为氟化钙，其前镜面镀高透过率膜，透过光谱范围为可见光范围和激光，分别为0.4μm～0.76μm和1.06μm，所述第三透镜的后镜面镀高反射率膜，反射光谱范围为长波红外范围：8μm～12μm，所述第三透镜的有效口径范围为φ10mm～φ100mm，厚度为5mm～30mm；

所述的第一透镜与第二透镜之间的距离范围为1mm～10mm，第二透镜与第三透镜之间的距离为1mm～20mm，第三透镜与大口径反射镜之间的距离为范围1mm～100mm。

所述大口径反射镜的基底材料选用融石英，厚度为7mm～25mm。

所述大口径反射镜、第一透镜、第二透镜和第三透镜放置于一个机壳中，其整个外壳装置采用铝合金材料。

所述大口径反射镜其表面的高反射率膜，其反射率≥0.98。

所述第一透镜表面镀的高透过率膜，其透过率≥0.98。

所述第二透镜表面镀的高透过率膜，其透过率≥0.98。

所述第三透镜的前镜面镀的高透过率膜，其透过率≥0.98；后镜面镀的高反射率膜，其反射率≥0.98。

本发明与现有技术相比的有益效果：