本發明專利技術公開了一種紅外搜索跟蹤系統的凝視補償裝置，所述凝視補償裝置包括：從物側到像側依次排列的變倍望遠鏡(1)、折轉反射鏡(2)、反掃鏡(3)、中繼組(4)和探測器冷屏(5)，其中，所述反掃鏡(3)位于目鏡(14)的后方，反掃鏡(3)與焦平面探測器共同置于周轉方位轉臺內部，隨同方位轉臺一起周轉。本發明專利技術提供的凝視補償措施能夠保證紅外焦平面探測器在隨方位轉臺周視成像的過程中，在其積分時間內能獲得相對于自身保持靜止的場景圖像，保證探測器完成凝視積分成像，能夠完全消除周視圖像的“拖影”現象。
【技術實現步驟摘要】
一種紅外搜索跟蹤系統的凝視補償裝置
本專利技術屬于光學紅外搜索跟蹤
，尤其涉及一種紅外搜索跟蹤系統的凝視補償裝置。
技術介紹
紅外搜索跟蹤系統集警戒和自動跟蹤功能于一體，目前此種系統主要采用的是掃描成像的線列焦平面探測器，使用這種探測器的紅外搜索跟蹤系統積分時間短，熱靈敏度低。而使用面陣焦平面探測器雖然可以得到較高的積分時間及熱靈敏度，但在無任何補償措施的情況下，場景圖像無法在面陣探測器的積分時間內相對成像器件保持靜止，所形成的搜索周視圖像將會存在嚴重的“拖影”。目前解決“拖影”的方法主要有兩種，降低探測器的積分時間和降低轉臺旋轉速度。降低探測器的積分時間會導致熱靈敏度下降圖像對比度降低。降低轉臺旋轉速度會導致整個搜索跟蹤系統搜索效率下降。
技術實現思路
針對現有技術的不足，本專利技術提供一種紅外搜索跟蹤系統的凝視補償裝置，保證紅外焦平面探測器在隨方位轉臺周視成像的過程中，在其積分時間內能獲得相對于自身保持靜止的場景圖像，保證探測器完成凝視積分成像,解決了搜索周視圖中存在的“拖影”問題。本專利技術的技術方案如下：一種紅外搜索跟蹤系統的凝視補償裝置，所述凝視補償裝置包括：從物側到像側依次排列的變倍望遠鏡1、折轉反射鏡2、反掃鏡3、中繼組4和探測器冷屏5，其中，所述變倍望遠鏡1由前固定物鏡11、變倍鏡12、后固定物鏡13和目鏡14組成，通過變倍鏡12沿光軸前后移動來實現變倍、調焦功能；所述后固定物鏡13由第四透鏡131和第五透鏡132組成；所述折轉反射鏡2放置在第五透鏡132和目鏡14之間，與光軸夾角為45°，由一片平面反射鏡組成，使整個光路轉過90°，用以折疊光路減小系統體積；所述反掃鏡3位于目鏡14的后方，反掃鏡3與焦平面探測器共同置于周轉方位轉臺內部，隨同方位轉臺一起周轉；工作時，通過反掃鏡3擺動來保證焦平面探測器得到的物方視場圖像在其積分時間內相對于搜索視場中的場景保持靜止。其中，反掃鏡3的相對運動與穩定平臺的運動方向相反，角速度跟穩定平臺相同。當凝視積分完畢后，反掃鏡3快速回位，為下一個新視場內的凝視成像做準備。所述中繼組4位于反掃鏡3的后方，所述探測器冷屏5位于中繼組4后方。進一步地，所述前固定物鏡11、變倍鏡12、后固定物鏡13和目鏡14四組透鏡的光焦度分配依次為正、負、正、正的結構。前固定物鏡11、變倍鏡12、后固定物鏡13中有非球面，中繼組4的作用是一次成像面中繼成像到像方位置，保證100％冷光闌效率。進一步地，所述中繼組4位于反掃鏡3的后方，中繼組4由第七透鏡46、第八透鏡45、第九透鏡44、第十透鏡43、第十一透鏡42和第十二透鏡41組成；所述探測器冷屏5位于第十二透鏡41的后方。進一步地，所述第四透鏡131為凸面朝向像側的彎月硅正透鏡，第五透鏡132為凸面朝向物側的彎月硅正透鏡。進一步地，所述前固定物鏡11由第一透鏡111和第二透鏡112組成，第一透鏡111是一個凸面朝向物側的彎月形正硅透鏡，第二透鏡112是一個凸面朝向物側的彎月形鍺負透鏡。進一步地，所述變倍鏡12由兩個第三透鏡組成，第三透鏡是一個雙凹負透鏡，材料為IG6。進一步地，所述目鏡14為凸面朝向像側的彎月硅正透鏡。進一步地，所述第七透鏡46是凸面朝向物側的彎月形正透鏡，第八透鏡45是凸面朝向物側的彎月形正透鏡，第九透鏡44是一個凸面朝向物側的彎月形鍺負透鏡，第十透鏡43是一個凸面朝向像側的彎月形硅正透鏡，第十一透鏡42是一個凸面朝向像側的彎月形鍺負透鏡，第十二透鏡41是雙凸正透鏡。所述第七透鏡46材料為IG6，第八透鏡45材料為GASIR2，第十二透鏡41材料為硅。進一步地，所述反掃鏡3為工作頻率為100Hz，擺動角度為±1°的反射鏡。為了解決傳統面陣焦平面探測器在紅外搜索跟蹤系統中圖像“拖影”的問題，本專利技術在保證周視轉臺能連續轉動的前提下，設計一種凝視補償裝置來實現每一視場內的場景凝視補償，使得一個視場內場景圖像在探測器積分時間內相對于器件本身保持靜止，消除周視圖像的“拖影”現象，本專利技術的工作原理如下：當搜索跟蹤轉臺旋轉時，物方景物在探測器焦面上產生瞬時視場的偏移，導致圖像模糊，此時反掃鏡相對轉臺旋轉方向進行反向掃描，以穩定探測器接收到的物方景物圖像，抵消由于轉臺旋轉帶來的瞬時視場的偏移。光學系統采用前端望遠鏡出射平行光路，后端物鏡會聚平行光的形式，此形式可以消除反掃鏡掃描帶來的像差，進而解決拖影問題。本專利技術的設計難點在于利用前端望遠鏡，后端會聚物鏡的光學形式消除了反掃鏡掃描代入的像差。利用U型折疊光路縮短了系統總長，使整個系統布局緊湊合理。后端會聚物鏡加入了衍射面，保證了不同溫度下的成像質量。與現有技術相比，本專利技術具有以下有益效果：本專利技術提供的凝視補償措施能夠保證紅外焦平面探測器在隨方位轉臺周視成像的過程中，在其積分時間內能獲得相對于自身保持靜止的場景圖像，保證探測器完成凝視積分成像，能夠完全消除周視圖像的“拖影”現象。附圖說明圖1為本專利技術新型紅外搜索跟蹤系統的凝視補償裝置光學系統在長焦位置的示意圖；圖2為本專利技術新型紅外搜索跟蹤系統的凝視補償裝置光學系統在短焦位置的示意圖；圖3為本專利技術新型紅外搜索跟蹤系統的凝視補償裝置周轉方位轉臺在旋轉過程中反掃鏡在各階段的擺動位置示意圖；圖4為本專利技術新型紅外搜索跟蹤系統的凝視補償裝置光學系統在長焦位置的MTF；圖5為本專利技術新型紅外搜索跟蹤系統的凝視補償裝置光學系統在長焦位置的場曲及畸變；圖6為本專利技術新型紅外搜索跟蹤系統的凝視補償裝置光學系統在長焦位置的點列圖；圖7為本專利技術新型紅外搜索跟蹤系統的凝視補償裝置光學系統在短焦位置的MTF；圖8為本專利技術新型紅外搜索跟蹤系統的凝視補償裝置光學系統在短焦位置的場曲及畸變；圖9為本專利技術新型紅外搜索跟蹤系統的凝視補償裝置光學系統在短焦位置的點列圖；圖中標記：1-變倍望遠鏡，2-折轉反射鏡，3-反掃鏡，4-中繼組，5-探測器冷屏，6-像側，11-前固定物鏡，12-變倍鏡，13-后固定物鏡，14-目鏡，111-第一透鏡，112-第二透鏡，12-第三透鏡，131-第四透鏡，132-第五透鏡，46-第七透鏡，45-第八透鏡，第九透鏡44、43-第十透鏡，42-第十一透鏡，41-第十二透鏡。具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對本專利技術的技術方案做進一步詳細說明，但本專利技術并不局限于以下技術方案。實施例1本實施例是將凝視補償裝置應用于制冷型640×512像元25μm凝視型焦平面探測器的例子，探測器感光面積小于此探測器的均在本專利技術適用范圍內。如圖1、圖2所示，從物側0到像側6依次由變倍望遠鏡1、折轉反射鏡2、反掃鏡3、中繼組4、探測器冷屏5組成。變倍望遠鏡1由前固定物鏡11、變倍鏡12、后固定物鏡13和目鏡14組成，這四組透鏡的光焦度分配依次為正、負、正、正的結構，通過變倍鏡12的軸向移動來實現變倍、調焦功能。其中前固定物鏡由第一透鏡111和第二透鏡112組成，第一透鏡111是一個凸面朝向物側的彎月形正硅透鏡，第二透鏡112是一個凸面朝向物側的彎月形鍺負透鏡，變倍鏡由第三透鏡12組成，第三透鏡12是一個雙凹負透鏡，材料為IG6，后固定物鏡由第四透鏡131和第五透鏡132組成，第四透鏡131為一個凸面朝向像側的彎月硅正透鏡，第五透鏡132為一個凸面朝向物側的彎月本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種紅外搜索跟蹤系統的凝視補償裝置,其特征在于，所述凝視補償裝置包括：從物側到像側依次排列的變倍望遠鏡(1)、折轉反射鏡(2)、反掃鏡(3)、中繼組(4)和探測器冷屏(5)，其中，所述變倍望遠鏡(1)由前固定物鏡(11)、變倍鏡(12)、后固定物鏡(13)和目鏡(14)組成；所述后固定物鏡(13)由第四透鏡(131)和第五透鏡(132)組成；所述折轉反射鏡(2)放置在第五透鏡(132)和目鏡(14)之間，與光軸夾角為45°，由一片平面反射鏡組成，使整個光路轉過90°，用以折疊光路減小系統體積；所述反掃鏡(3)位于目鏡(14)的后方，反掃鏡(3)與焦平面探測器共同置于周轉方位轉臺內部，隨同方位轉臺一起周轉；所述中繼組(4)位于反掃鏡(3)的后方，所述探測器冷屏(5)位于中繼組(4)后方。
【技術特征摘要】
1.一種紅外搜索跟蹤系統的凝視補償裝置,其特征在于，所述凝視補償裝置包括：從物側到像側依次排列的變倍望遠鏡(1)、折轉反射鏡(2)、反掃鏡(3)、中繼組(4)和探測器冷屏(5)，其中，所述變倍望遠鏡(1)由前固定物鏡(11)、變倍鏡(12)、后固定物鏡(13)和目鏡(14)組成；所述后固定物鏡(13)由第四透鏡(131)和第五透鏡(132)組成；所述折轉反射鏡(2)放置在第五透鏡(132)和目鏡(14)之間，與光軸夾角為45°，由一片平面反射鏡組成，使整個光路轉過90°，用以折疊光路減小系統體積；所述反掃鏡(3)位于目鏡(14)的后方，反掃鏡(3)與焦平面探測器共同置于周轉方位轉臺內部，隨同方位轉臺一起周轉；所述中繼組(4)位于反掃鏡(3)的后方，所述探測器冷屏(5)位于中繼組(4)后方。2.如權利要求1所述的紅外搜索跟蹤系統的凝視補償裝置，其特征在于，所述中繼組(4)由第七透鏡(46)、第八透鏡(45)、第九透鏡(44)、第十透鏡(43)、第十一透鏡(42)和第十二透鏡(41)組成；所述探測器冷屏(5)位于第十二透鏡(41)的后方。3.如權利要求1所述的紅外搜索跟蹤系統的凝視補償裝置，其特征在于，所述前固定物鏡(11)、變倍鏡(12)、后固定物鏡(13)和目鏡(14)四組透鏡的光焦度分配依次為正、負、正、正的結構。4.如權利要求1所述的紅外搜索跟蹤系統的凝視補償裝置，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：曹凌，賈贊，楊開宇，金寧，楊帆，范宏波，明景謙，李玲，徐曼，李晶，白忠宏，葉超，彭廷海，
申請(專利權)人：昆明物理研究所，
類型：發明
國別省市：云南,53
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。