[发明专利]基于大视场物镜和单个点源探测器的像方扫描光学系统

说明书

基于大视场物镜和单个点源探测器的像方扫描光学系统，涉及光学系统领域，解决了现有物方扫描光学系统存在的扫描速度慢、工作效率低、实际工作可靠性低、系统使用寿命短的问题。本发明的基于大视场物镜和单个点源探测器的像方扫描光学系统，包括：望远镜前组、扫描反射镜、聚焦成像后组和点源探测器；所述扫描反射镜放置在望远镜前组的出瞳位置；各视场光线依次通过望远镜前组、扫描反射镜、聚焦成像后组汇聚到点源探测器上。本发明提高了系统的最远可探测距离和系统的工作效率，同时提高了系统的扫描效率和稳定性，成本低，探测灵敏度高。

技术领域

本发明涉及光学系统技术领域，具体涉及一种基于大视场物镜和单个点源探测器的像方扫描光学系统。

背景技术

在探测器一定的情况下，凝视型红外搜索跟踪系统若要实现大视场目标搜索则会降低系统分辨率，扫描型红外系统则可在不损失分辨率的情况下实现对大视场内目标的搜索和跟踪。

传统的物方扫描光学系统口径大、体积大，其中的主要光学元件扫描反射镜更是因为需要设置在整个物方扫描光学系统的最前端而导致扫描反射镜尺寸大，影响系统扫描速度，降低系统的工作效率。此外，物方扫描光学系统中，扫描反射镜外置会导致系统长时间工作后，扫描反射镜受到环境因素影响而出现反射面有灰、泥、露水等情况，进而影响反射率，降低系统的最远可工作距离。因此，物方扫描光学系统虽结构相对简单，系统设计容易，但物方扫描光学系统的实际工作可靠性却大大降低，进而影响系统的使用寿命和实际应用效果。

发明内容

为了解决现有物方扫描光学系统存在的扫描速度慢、工作效率低、实际工作可靠性低、系统使用寿命短的问题，本发明提供一种基于大视场物镜和单个点源探测器的像方扫描光学系统。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的基于大视场物镜和单个点源探测器的像方扫描光学系统，包括：望远镜前组、扫描反射镜、聚焦成像后组和点源探测器；所述扫描反射镜放置在望远镜前组的出瞳位置；各视场光线依次通过望远镜前组、扫描反射镜、聚焦成像后组汇聚到点源探测器上。

进一步的，所述望远镜前组作为物镜，采用开普勒望远镜结构形式，由第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜组成；所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和扫描反射镜沿光路依次设置；各视场光线依次通过第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜入射至扫描反射镜；通过扫描反射镜角度的改变，实现高分辨率的目标搜索与跟踪。

进一步的，所述扫描反射镜的角度旋转范围为45°±15°，实现对物方15°视场范围的快速扫描，提高扫描效率。

进一步的，所述聚焦成像后组由第一聚焦成像镜和第二聚焦成像镜组成；所述扫描反射镜后端通过第一聚焦成像镜和第二聚焦成像镜将望远镜前组大视场出射光线汇聚到点源探测器上，通过点源探测器接收能量。

进一步的，在点源探测器前放置滤光片轮，通过放置不同的滤光片，获取目标的多光谱图像，当完成对全空间的一次扫描后，将滤光片切换到另外一个谱段，继续采集下一个谱段的光谱数据。

进一步的，所述第一透镜前表面曲率半径为98.35mm，后表面曲率半径为159.14mm；所述第二透镜前表面曲率半径为127.18mm，后表面曲率半径为84.87mm；所述第三透镜前表面曲率半径为49.98mm，后表面曲率半径为52.68mm；所述第四透镜前表面曲率半径为-24.29mm，后表面曲率半径为-47.91mm；所述第五透镜前表面曲率半径为-284.55mm，后表面曲率半径为-48.52mm；所述第六透镜前表面曲率半径为-947.84mm，后表面曲率半径为-201.96mm；所述第一聚焦成像镜前表面曲率半径为-81.79mm，后表面曲率半径为-249.78mm；所述第二聚焦成像镜前表面曲率半径为-240.95mm，后表面曲率半径为-106.17mm。