[发明专利]一种具有扫描功能的激光电视红外三波段光学系统

说明书

本发明涉及一种具有扫描功能的激光电视红外三波段光学系统，包括共孔径望远系统、激光望远系统、快速扫描反射镜、变倍反射镜、激光分光镜、快速扫描反射镜、红外分光镜、电视分光镜等组成。通过变倍反射镜和激光分光镜的移动隔离共孔径望远系统和激光望远系统切换到大视场工作。激光光束、电视光束和红外光束共用快速扫描反射镜，利用快速扫描反射镜法线方向的二维运动，实现电视光轴、激光光轴和红外光轴的微量调节。激光望远系统和共孔径望远系统的放大倍率保持一致，实现光学二级稳定与视轴回扫功能，适应外界转台高频振动或快速运动下的凝视成像。

技术领域

本发明属于光学设计领域，涉及一种具有扫描功能的激光电视红外三波段光学系统，尤其涉及多光谱集成系统，用于激光电视红外三波段光轴的微量调节，能够实现光学二级稳定和视轴回扫功能，适应外界转台高频振动或快速运动下的凝视成像。

背景技术

现代光电观瞄设备通常包含红外热像仪、电视摄像机和激光测照器等，在军事打击、火力控制和侦察预警等领域具有广泛的应用，提高多光谱集成性和产品稳定精度是两个重要的发展趋势。

在光谱集成性方面，发表于期刊索引Proc.of SPIE Vol.6940 69400S-1题为Third Generation Infrared Optics的文章公开了一种电视和红外双光束集成的装置，共用前端离轴三反望远系统，通过视场切换反射镜隔离前端离轴三反望远系统实现大小视场切换。此装置前端离轴三反望远系统存在实像点，无法集成激光；且无光轴控制环节，无法采用光学二级稳定提高产品稳定精度。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种具有扫描功能的激光电视红外三波段光学系统，有大视场和小视场两种工作状态，用于激光电视红外三波段的集成和光轴调节，从而实现光学二级稳定和视轴回扫功能，适应外界转台高频振动或快速运动下的凝视成像。

技术方案

一种具有扫描功能的激光电视红外三波段光学系统，其特征在于三波段为电视、激光和红外，固定结构包括共孔径光窗3、变倍反射镜4、共孔径望远系统5、激光光窗7、激光望远系统8、激光分光镜9、快速扫描反射镜10、红外分光镜11和电视分光镜12；运动组件包括变倍反射镜4和激光分光镜9；光路依次为共孔径光窗3和抛物面主镜51，抛物面主镜51的反射光路上设有抛物面主镜51，主镜51的反射光路上设有二次曲面次镜52，次镜52的反射光路上设有折转镜53，折转镜53的反射光路上设有抛物面三镜55，三镜55的反射光路上设有运动组件变倍反射镜4和激光分光镜9，以及快速扫描反射镜10，反射镜10的反射光路上设有红外分光镜11，透过红外信号，其反射光路上设有电视分光镜12；分光镜12透过激光信号，反射电视信号；

当激光分光镜9移出时，构成三波段共轴大视场：包括共孔径光窗3、变倍反射镜4、快速扫描反射镜10、红外分光镜11和电视分光镜12；三波段经过共孔径光窗3，经过变倍反射镜4反射至快速扫描反射镜10，经过反射镜10后反射至红外分光镜11，红外信号透射后的信号反射至电视分光镜12，激光信号透射，电视信号反射输出；

当变倍反射镜4移出时，构成电视与红外共轴小视场时，激光为小束散角：包括共孔径光窗3、共孔径望远系统5、激光光窗7、激光望远系统8、激光分光镜9、快速扫描反射镜10、红外分光镜11和电视分光镜12；电视和红外光束通过共孔径光窗3和共孔径望远系统5至激光分光镜9；激光光束通过激光光窗7和激光望远系统8口径压缩出射平行光至激光分光镜9；经激光分光镜9合束后至快速扫描反射镜10；经过反射镜10后反射至红外分光镜11，红外信号透射后的信号反射至电视分光镜12，激光信号透射，电视信号反射输出。

所述小视场时，快速扫描反射镜10法线的运动角度δ和光轴变化的关系为θ＝2δ/β，β为共孔径望远系统5和激光望远系统8相同的放大倍率。

所述大视场时，快速扫描反射镜10法线的运动角度δ和光轴变化的关系为θ＝2δ。