[发明专利]一种红外连续变焦面阵扫描光学系统及像移补偿方法

权利要求书

1.一种红外连续变焦面阵扫描光学系统，包括前固定组(1)、补偿组(2)、变倍组(3)、后固定组(4)、扫描振镜(5)、二次会聚组(6)、转折反射镜(7)、三次成像组(8)、光学窗口(9)、孔径光阑(10)、像面(11)，其特征在于：

所述的前固定组(1)由前固定第一透镜(1-1)、前固定第二透镜(1-2)组成；前固定第一透镜(1-1)为弯向像方的正光焦度的弯月型硅透镜；前固定第二透镜(1-2)均为弯向像方的负光焦度的弯月型非球面锗透镜；

所述的补偿组(2)为弯向像方的负光焦度的弯月型非球面锗透镜；

所述的变倍组(3)为双凸正光焦度的非球面硒化锌透镜；

所述的后固定组(4)由后固定第一透镜(4-1)、后固定第二透镜(4-2)组成；后固定第一透镜(4-1)为弯向物方的负光焦度的弯月型球面锗透镜、后固定第二透镜(4-2)为弯向物方的正光焦度的弯月型非球面衍射锗透镜；

所述的二次会聚组(6)由二次会聚第一透镜(6-1)、二次会聚第二透镜(6-2)组成；二次会聚第一透镜(6-1)为弯向扫描振镜(5)的负光焦度球面氟化钙透镜；二次会聚第二透镜(6-2)为弯向转折反射镜(7)的正光焦度非球面AMTIR1透镜；

所述的三次成像组(8)由三次成像第一透镜(8-1)、三次成像第二透镜(8-2)组成；三次成像第一透镜(8-1)为弯向转折反射镜(7)的正光焦度的弯月型球面硅透镜；三次成像第二透镜(8-2)为弯向像方的正光焦度的弯月型非球面硅透镜；

来自物方的成像光束依次经过前固定组(1)、补偿组(2)、变倍组(3)、后固定组(4)后，变为平行光束，经过扫描振镜(5)转折后，在经过二次会聚组(6)、转折反射镜(7)、三次成像组(8)、光学窗口(9)、孔径光阑(10)后，在像面上成像；光学系统的变倍比Γ：1Γ≤6；光学系统的F数：4.0≤F≤5.5；

所述的变倍组(3)往物方移动，焦距变短；变倍组(3)往像方移动，焦距变长；在变倍组(3)移动过程中，补偿组(2)对应移动，补偿变焦过程中的像面移动，实现连续变焦；

所述的补偿组(2)沿光轴方向移动，兼顾变焦像面漂移、不同工作温度下的像面漂移，以及不同物距成像像面漂移补偿功能；

由前固定组(1)、补偿组(2)、变倍组(3)、后固定组(4)组成望远系统，来自无穷远的光线，经过前面四组之后，变为平行光出射，其出瞳位于扫描振镜(5)位置；最长焦状态时光学系统入瞳位置位于前固定第一透镜(1-1)的前表面；所述的孔径光阑(10)与系统匹配的红外探测器中冷光阑的位置重合，口径相同；所述的转折反射镜(7)与光路夹角为45°，将光路转折90°。

2.一种基于权利要求1所述的一种红外连续变焦面阵扫描光学系统的像移补偿方法，其特征在于方法如下：

所述的光学系统具有两种工作模式，扫描振镜(5)处于锁紧状态时，与望远镜光轴程45°放置，将光路转折90°，系统工作于凝视跟踪模式，最大变焦倍率可达6倍，变焦过程中畸变小于0.5％；扫描振镜(5)处于往返回扫状态时，光学系统工作于面阵周扫搜索模式，系统可在多档焦距之间变焦，扫描过程不产生离焦，成像清晰；光学系统在多档焦距的状态下，均可应用于扫描模式；α为扫描振镜(5)的有效回摆扫描角度，β为短焦状态下由前固定组(1)、补偿组(2)、变倍组(3)、后固定组(4)组成望远系统的放大倍率；光学系统周扫转速为ω，面阵探测器积分时间为τ；红外光学系统进行面阵周扫的像移补偿时，振镜补偿角度α应满足：