[发明专利]一种多功能红外光学成像系统

说明书

本发明公开了一种多功能红外光学成像系统，由光学窗口、物方视场扫描反射镜、第一口径调节装置、光学消旋装置、第二口径调节装置、光学多路系统、反扫镜、后置子成像系统和面阵红外探测器组成，用以实现系统俯仰和方位的区域扫描成像。本发明通过在红外光学系统中集成光学消旋装置、光学多路系统、反扫镜等组件，实现多功能红外光学系统的设计，同时使得红外系统内部具有三维角运动补偿能力。

技术领域

本发明专利属于光学领域，具体涉及一种用于实现多功能的红外光学成像系统。

背景技术

警戒搜索光学系统将背景和目标的红外辐射，针对现役红外警戒设备通常采用机械外扫描方式、存在视场遮蔽、线阵传感器积分时间短等问题，为提高系统扫描速率，不再采用整体方位旋转方案，而是采取反射镜快速扫描实现警戒搜索设备物方视场的二维扫描；为进一步提高舰载光电警戒设备对对掠海反舰导弹尤其是超音速反舰导弹的探测性能，为提高系统作用距离，警戒搜索光学系统采用面阵探测器凝视成像替代线阵探测器。

现有红外警戒设备通常体积较大、扫描速率较低、线阵探测器积分时间短、系统作用距离有限。

发明内容

针对现有红外警戒设备存在的不足，本发明提供一种多功能红外光学成像系统，通过在红外光学系统中光学消旋装置、光学多路系统、反扫镜等组件的集成，实现多功能红外光学系统的设计，同时使得红外系统内部具有三维角运动补偿能力。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多功能红外光学成像系统，从物方到像方依次设置有光学窗口、物方视场扫描反射镜、第一口径调节装置、第二口径调节装置、后置子成像系统和面阵红外探测器；所述光学窗口罩在所述物方视场扫描反射镜的外侧；所述物方视场扫描反射镜位于所述光学窗口内侧，由第一反射镜和第二反射镜组成，能够绕转轴旋转以进行物方视场扫描；所述第一口径调节装置包括第一物镜组和第一目镜组，用于压缩从物方视场扫描反射镜反射的光束的口径并输出；所述第二口径调节装置包括第二物镜组和第二目镜组；所述的第一口径调节装置和第二口径调节装置之间，以及第二口径调节装置和后置子成像系统之间均设有一段平行光路，两段平行光路中分别设置有光学消旋装置以及先后顺序可调的光学多路系统和反扫镜共三个动态组件；光学多路系统和反扫镜在同一段平行光路中，光学多路系统实现俯仰方向的旋转，反扫镜实现方位方向的旋转；所述光学消旋装置对来自第二口径调节装置或第一口径调节装置的光束进行消旋，以抵消物方视场扫描反射镜旋转所带来的图像旋转。

进一步，所述的光学多路系统和反扫镜设于第一口径调节装置和第二口径调节装置之间，光学多路系统用来实现系统俯仰方向的视场扩展、补偿物方视场扫描反射镜在俯仰方向的旋转带来的视场的变化，反扫镜补偿物方视场扫描反射镜在方位方向的旋转带来的视场的变化，所述的光学消旋装置设于第二口径调节装置和后置子成像系统之间，光学消旋装置对来自第二口径调节装置的光束进行消旋。所述的光学窗口为平面窗口或平面拼接窗口。

进一步，所述的光学消旋装置设于第一口径调节装置和第二口径调节装置之间，接收经物方视场扫描反射镜口径压缩的光束，所述的光学多路系统和反扫镜设于第二口径调节装置和后置子成像系统之间，第一物镜组用于汇聚来自物方视场扫描反射镜的光束，第一目镜组位于第一物镜组和光学消旋装置之间，用以将来自第一物镜组的光束转换为平行光，实现压缩来自物方视场扫描反射镜的光束的口径；所述的第二口径调节装置位于光学消旋装置和光学多路系统之间，第二口径调节装置用以压缩从所述光学消旋装置输出的光束的口径，再次使得出射光束为平行光。所述的光学窗口为超过半球的球罩，所述球罩下部开口。

所述的一种多功能红外光学成像系统，其光学消旋装置包括第一消旋反射镜、第二消旋反射镜和第三消旋反射镜，所述的第一消旋反射镜与来自于物方视场扫描反射镜的光束成60°夹角，所述的第二消旋反射镜与来自于物方视场扫描反射镜的光束平行，位于第一消旋反射镜侧部用以反射来自第一消旋反射镜的光束，所述的第三消旋反射镜位于第二消旋反射镜侧部，与第一消旋反射镜关于第二消旋反射镜的法线对称。