專利名稱：一種紅外光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種紅外光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著紅外探測器技術(shù)的發(fā)展，紅外探測器進(jìn)入焦平面時代。由于紅外焦平面器件不需要掃描機構(gòu)就可以對景物直接凝視成像，而且采用焦平面器件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，體積小，因此，在各個領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。為了使紅外相機獲得較高的靈敏度，焦平面器件的積分時間或時間常數(shù)一般較長。積分時間或時間常數(shù)類似于可見光相機的快門時間，但是，當(dāng)探測器參數(shù)固定時，積分時間或時間常數(shù)調(diào)整范圍有限。為了在有效的時間內(nèi)獲得更大的搜索范圍，光電平臺(或轉(zhuǎn)臺)的旋轉(zhuǎn)角速度越來越快，360°全景由具有一定視場的多幅圖像拼接而成。為了便于圖像的拼接，兩幅圖像之間具有一定的重置。光電平臺快速的搜索運動導(dǎo)致景物與紅外系統(tǒng)兩者之間快速的相對移動，較長的積分時間或時間常數(shù)造成紅外圖像模糊，降低了紅外相機的靈敏度與分辨率，限制了其應(yīng)有領(lǐng)域。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種紅外光學(xué)系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)光電平臺快速旋轉(zhuǎn)中圖像模糊的問題。為解決上述技術(shù)問題，一方面，本實用新型提供一種紅外光學(xué)系統(tǒng)，所述紅外光學(xué)系統(tǒng)安裝在采用紅外焦平面探測器的光電平臺上；所述紅外光學(xué)系統(tǒng)包括第一透鏡組、第二透鏡組、回掃鏡和第三透鏡組；其中，所述回掃鏡位于所述第二透鏡組與第三透鏡組之間；所述第一透鏡組、第二透鏡組均具有正光焦度；且所述第一透鏡組的像方焦點Fl與第二透鏡組的物方焦點F2重合；所述第一透鏡組、第二透鏡組構(gòu)成紅外無焦系統(tǒng)；所述回掃鏡繞自身旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，周期回掃。進(jìn)一步，所述回掃鏡位于紅外無焦系統(tǒng)的出瞳位置，所述紅外無焦系統(tǒng)的入瞳位置位于所述第一透鏡組上。進(jìn)一步，所述第三透鏡組的入瞳位置與所述紅外無焦系統(tǒng)的出瞳位置重合。進(jìn)一步，所述第三透鏡組的出瞳位置與紅外焦平面探測器的冷光闌重合。進(jìn)一步，所述第三透鏡組存在具有轉(zhuǎn)折光路的反射鏡。本實用新型有益效果如下本實用新型的回掃鏡快速周期回掃，使紅外相機在整個積分時間或時間常數(shù)中始終凝視同一場景，解決光電平臺快速旋轉(zhuǎn)中圖像模糊的問題；回掃鏡置于紅外無焦系統(tǒng)的光學(xué)出瞳位置，使其尺寸最小，重量最輕，便于伺服控制；紅外無焦系統(tǒng)的光學(xué)入瞳位置位于第一透鏡組上，減小紅外相機在垂直于光軸方向的尺寸，減小光學(xué)系統(tǒng)的孔徑量像差，縮小其體積，降低其成本；回掃鏡與反射鏡對光路進(jìn)行折轉(zhuǎn)，便于紅外相機的小型化。
圖I是本實用新型實施例中光電平臺零位時的紅外光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)原理圖；圖2圖I的光電平臺轉(zhuǎn)動后某一位置的光學(xué)原理圖；圖3是本實用新型實施例I在光電平臺零位的紅外光學(xué)系統(tǒng)示意圖；圖4是本實用新型實施例I在光電平臺轉(zhuǎn)動后某一位置的紅外光學(xué)系統(tǒng)示意圖；圖5是本實用新型實施例2在光電平臺零位的紅光學(xué)系統(tǒng)小視場狀態(tài)的示意圖；圖6是本實用新型實施例2在光電平臺轉(zhuǎn)動后某一位置的紅光學(xué)系統(tǒng)小視場狀態(tài)的不意圖；圖7是本實用新型實施例2在光電平臺零位的紅光學(xué)系統(tǒng)大視場狀態(tài)的示意圖； 圖8是本實用新型實施例2在光電平臺轉(zhuǎn)動后某一位置的紅光學(xué)系統(tǒng)大視場狀態(tài)的示意圖。
具體實施方式
為了解決現(xiàn)有技術(shù)光電平臺快速旋轉(zhuǎn)中圖像模糊的問題，本實用新型提供了一種紅外光學(xué)系統(tǒng)，
以下結(jié)合附圖以及實施例，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不限定本實用新型。如圖I所示，本實用新型實施例涉及一種紅外光學(xué)系統(tǒng)，該紅外光學(xué)系統(tǒng)安裝在采用紅外焦平面探測器的快速搜索光電平臺7上，以提升采用紅外焦平面探測器的光電平臺的快速搜索能力。該紅外光學(xué)系統(tǒng)包括第一透鏡組I、第二透鏡組2、回掃鏡3、第三透鏡組4，回掃鏡2位于第二透鏡組2與第三透鏡組4之間；第一透鏡組I、第二透鏡組2均具有正光焦度。光焦度是焦距的倒數(shù)，正光焦度就是正焦距的倒數(shù)，即正光焦度表明是正透鏡。第一透鏡組I的像方焦點Fl與第二透鏡組2的物方焦點F2重合，形成紅外無焦系統(tǒng)8。紅外無焦系統(tǒng)是指平行光入射、平行光出射的系統(tǒng)，相當(dāng)于望遠(yuǎn)鏡?；貟哏R3位于紅外無焦系統(tǒng)8的出瞳位置；紅外無焦系統(tǒng)8的入瞳位置位于第一透鏡組I上；回掃鏡3快速周期回掃，紅外光學(xué)系統(tǒng)在積分時間或時間常數(shù)內(nèi)的每一時刻均接收位于無限遠(yuǎn)的同一場景信息，并由第三透鏡組4將該場景的紅外輻射成像于紅外焦平面探測器；回掃鏡3繞自身旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)軸就是垂直于回掃鏡3中點的直線；圖I中，旋轉(zhuǎn)軸就是在回掃鏡3的中點上垂直于紙面的直線。第三透鏡組4的入瞳位置與紅外無焦系統(tǒng)8的出瞳位置重合，第三透鏡組4的出瞳位置與紅外焦平面探測器的冷光闌重合。第三透鏡組4可以不存在中間成像面，也可以存在中間成像面；第三透鏡組4存在具有轉(zhuǎn)折光路的反射鏡。如圖2所示，當(dāng)光電平臺7從零位旋轉(zhuǎn)到位置B(圖2所示位置)過程中時，利用回掃鏡3的回掃作用，在積分時間或時間常數(shù)內(nèi)的每一時刻，光學(xué)系統(tǒng)均接收位于無限遠(yuǎn)的同一場景5信息，并由透鏡組4將場景5的紅外輻射成像于紅外焦平面探測器6。回掃鏡3起到折轉(zhuǎn)光路的作用。回掃鏡3快速周期回掃的運動方程為
r π 。，、fl (" rt ,、，「360 fn ro(t)dtl Cro(t)dt^5(t) = ZO + — Γη ω( ) dt - INT ^J° J° ;
W2f2 (jO wη(1-β) 1000 \其中，δ⑴表示時間為t時回掃鏡3的位置，以角度表示；Z0為回掃鏡3的零位置；t為時間；fl為第一透鏡組的焦距；f2為第二透鏡組的焦距；ω (t)為光電平臺旋轉(zhuǎn)角速度與時間的函數(shù)；τ為紅外焦平面探測器的積分時間或時間常數(shù)；η為拼接全景圖像需要的場景數(shù)；β為場景重疊率；ΙΝΤ為取整函數(shù)。當(dāng)光電平臺以角速度ω勻速旋轉(zhuǎn)時，回掃鏡快速周期回掃的運動方程為
權(quán)利要求1.一種紅外光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述紅外光學(xué)系統(tǒng)安裝在采用紅外焦平面探測器的光電平臺上；所述紅外光學(xué)系統(tǒng)包括第一透鏡組、第二透鏡組、回掃鏡和第三透鏡組；其中，所述回掃鏡位于所述第二透鏡組與第三透鏡組之間；所述第一透鏡組、第二透鏡組均具有正光焦度；且所述第一透鏡組的像方焦點Fl與第二透鏡組的物方焦點F2重合；所述第一透鏡組、第二透鏡組構(gòu)成紅外無焦系統(tǒng)；所述回掃鏡繞自身旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，周期回掃。
2.如權(quán)利要求I所述的紅外光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述回掃鏡位于紅外無焦系統(tǒng)的出瞳位置，所述紅外無焦系統(tǒng)的入瞳位置位于所述第一透鏡組上。
3.如權(quán)利要求I所述的紅外光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第三透鏡組的入瞳位置與所述紅外無焦系統(tǒng)的出瞳位置重合。
4.如權(quán)利要求I所述的紅外光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第三透鏡組的出瞳位置與紅外焦平面探測器的冷光闌重合。
5.如權(quán)利要求I所述的紅外光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第三透鏡組存在具有轉(zhuǎn)折光路的反射鏡。
專利摘要本實用新型公開了一種紅外光學(xué)系統(tǒng)，紅外光學(xué)系統(tǒng)安裝在采用紅外焦平面探測器的光電平臺上；紅外光學(xué)系統(tǒng)包括第一透鏡組、第二透鏡組、回掃鏡和第三透鏡組；其中，回掃鏡位于第二透鏡組與第三透鏡組之間；第一透鏡組、第二透鏡組均具有正光焦度；且第一透鏡組的像方焦點F1與第二透鏡組的物方焦點F2重合；第一透鏡組、第二透鏡組構(gòu)成紅外無焦系統(tǒng)；回掃鏡繞自身旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，周期回掃。本實用新型能解決光電平臺快速旋轉(zhuǎn)中圖像模糊的問題；且具有體積小、重量輕、成本低等優(yōu)點。
文檔編號G02B13/14GK202615023SQ20122017805
公開日2012年12月19日 申請日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月24日
發(fā)明者李榮剛, 張興德, 劉琳 申請人:中國電子科技集團公司第十一研究所