本發(fā)明屬于復(fù)合成像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于分光式平板器件的長(zhǎng)波紅外與激光復(fù)合光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，攻防對(duì)抗日益激烈，精確制導(dǎo)武器攻擊時(shí)遇到的對(duì)抗層次越來(lái)越高，對(duì)抗手段越來(lái)越高明，再加上目標(biāo)的隱身、掠海攻擊，低空、超低空高速突防以及多方位、飽和攻擊戰(zhàn)術(shù)的使用等，精確制導(dǎo)武器采用單一末制導(dǎo)方式已經(jīng)難以完成使命，不得不發(fā)展多模復(fù)合制導(dǎo)方式。激光/紅外雙模復(fù)合制導(dǎo)啟動(dòng)后，激光子系統(tǒng)和紅外子系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)入工作狀態(tài)。當(dāng)彈目距離遠(yuǎn)時(shí)激光照射器鎖定目標(biāo)帶動(dòng)激光子系統(tǒng)進(jìn)行目標(biāo)跟蹤，當(dāng)彈目距離近時(shí)切換紅外子系統(tǒng)進(jìn)行目標(biāo)跟蹤，紅外系統(tǒng)精確鎖定目標(biāo)以后，不用再必須進(jìn)行激光導(dǎo)引，提高了打擊精度，并且避免暴露目標(biāo)，提高了自身的安全性。該系統(tǒng)應(yīng)用于復(fù)合成像領(lǐng)域，未來(lái)裝備量較大，有著廣泛的應(yīng)用和發(fā)展前景。

目前，激光與紅外復(fù)合制導(dǎo)光學(xué)系統(tǒng)主要有分離孔徑式、共軸獨(dú)立式、共軸分光式。分離孔徑式系統(tǒng)一種光學(xué)系統(tǒng)過(guò)球心，另一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)偏心布置，這樣制導(dǎo)框架轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，離軸的光學(xué)系統(tǒng)光路會(huì)發(fā)生變化，轉(zhuǎn)角越大，測(cè)角誤差越大，將會(huì)影響最終的跟蹤精度；共軸獨(dú)立式優(yōu)點(diǎn)是兩光軸均過(guò)球心，旋轉(zhuǎn)對(duì)光學(xué)系統(tǒng)無(wú)影響，能量可以保持原有水平，缺點(diǎn)是一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)需要做成卡式結(jié)構(gòu)、體積較大、雜光抑制和裝調(diào)難度大.

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種基于分光式平板器件的長(zhǎng)波紅外與激光復(fù)合光學(xué)系統(tǒng),通過(guò)共軸分光式結(jié)構(gòu)的使用，該形式令兩光軸均過(guò)球心，旋轉(zhuǎn)對(duì)光學(xué)系統(tǒng)無(wú)影響，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有利于簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，能夠有效降低裝調(diào)難度

一種長(zhǎng)波紅外與激光復(fù)合光學(xué)系統(tǒng)，包括共口徑鏡組g1、分光片spe、激光透鏡組g2、激光四象限探測(cè)器、紅外透鏡組g3以及非制冷紅外探測(cè)器；其中，共口徑鏡組g1、分光片spe、紅外透鏡組g3以及非制冷紅外探測(cè)器靶面沿光線(xiàn)傳播方向共光軸放置；激光透鏡組g2置于分光片spe的反射光路中，激光四象限探測(cè)器位于激光透鏡組g2透射光路中。

較佳的，共口徑鏡組g1包括彎月透鏡l11和彎月透鏡l12。

較佳的，激光透鏡組g2沿光線(xiàn)傳播方向依次包括光闌l21、雙凸透鏡l22、雙凹透鏡l23以及雙凸透鏡l24。

較佳的，共口徑鏡組g1和激光透鏡組g2組成的激光分系統(tǒng)工作波長(zhǎng)為1.064um，瞬時(shí)視場(chǎng)為±3°，焦距為95mm，入瞳大小為44mm，光斑直徑5.99mm～5.03mm。

較佳的，紅外透鏡組g3包括彎月透鏡l31和彎月透鏡l32。

較佳的，共口徑鏡組g1、分光片spe和紅外透鏡組g3組成的紅外光學(xué)分系統(tǒng)的工作波段為8μm～12μm，焦距為85mm，視場(chǎng)角為6°×4.8°，f數(shù)為1，工作溫度為：-50℃～+70℃。

較佳的，第一透鏡l11前表面s1，第二透鏡l12前表面s3，第四透鏡l32前表面s9均為非球面。

本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明所提到的一種基于分光式平板器件的長(zhǎng)波紅外與激光復(fù)合光學(xué)系統(tǒng)為半主動(dòng)激光和非制冷紅外共口徑光學(xué)成像系統(tǒng)，其中激光系統(tǒng)采用的是半主動(dòng)激光成像，該成像方式不僅提高了制導(dǎo)的抗干擾能力、作用距離而且提高了自身的安全性；紅外光學(xué)系統(tǒng)采用的是被動(dòng)式機(jī)械補(bǔ)償方法，利用結(jié)構(gòu)的熱膨脹抵消補(bǔ)償像面的熱漂移，該形式的系統(tǒng)具有較寬的工作溫度范圍，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠。復(fù)合結(jié)構(gòu)采用的是共軸分光式，該形式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，降低了裝調(diào)難度，該系統(tǒng)應(yīng)用于復(fù)合成像領(lǐng)域，未來(lái)裝備量較大，有著廣泛的應(yīng)用和發(fā)展前景。

附圖說(shuō)明

圖1為系統(tǒng)主要組成圖，g1由2組鏡片組成，l11、l12；spe為分光鏡；g2由3組鏡片組成，l21、l22、l23；g3由2組鏡片組成，l31，l32；ir-image為非制冷紅外探測(cè)器靶面；laser-image為激光四象限探測(cè)器靶面。

圖2為非制冷紅外光學(xué)系統(tǒng)的綜合像質(zhì)評(píng)價(jià)函數(shù)mtf(傳遞函數(shù))在不同溫度時(shí)的圖示，附圖2.1為溫度20℃下的mtf圖示；附圖2.2為溫度-55℃下的mtf圖示；附圖2.3為溫度70℃下的mtf圖示。

圖3為激光光學(xué)系統(tǒng)在不同視場(chǎng)角下彌散斑的圖示。

圖4為激光光學(xué)系統(tǒng)的徑向能量分布圖示。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。

如附圖1所示，本發(fā)明的長(zhǎng)波紅外與激光復(fù)合光學(xué)系統(tǒng)包括共口徑鏡組g1、分光片spe、激光透鏡組g2、激光四象限探測(cè)器、紅外透鏡組g3以及非制冷紅外探測(cè)器；其中，共口徑鏡組g1、分光片spe、紅外透鏡組g3以及非制冷紅外探測(cè)器靶面沿光線(xiàn)傳播方向共光軸放置；激光透鏡組g2置于分光片spe的反射光路中，激光四象限探測(cè)器位于激光透鏡組g2透射光路中。

光線(xiàn)入射到共口徑鏡組g1，然后到達(dá)分光片spe，分光片spe將光束分為兩部分，其中一部分在分光片spe處發(fā)生反射，經(jīng)后續(xù)激光透鏡組g2聚焦形成一均勻圓形光斑后到達(dá)激光四象限探測(cè)器靶面的四個(gè)象限上，四象限探測(cè)器把接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，根據(jù)四個(gè)象限能量的分布，來(lái)測(cè)定目標(biāo)相對(duì)于光軸的偏移量大小和偏移量方位，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)方位的精確識(shí)別；另一部分透過(guò)分光片spe經(jīng)紅外透鏡組g3聚焦到達(dá)非制冷紅外探測(cè)器靶面上，把目標(biāo)熱信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，得到目標(biāo)的紅外圖像。

本發(fā)明的長(zhǎng)波紅外與激光復(fù)合光學(xué)系統(tǒng)系統(tǒng)中，共口徑鏡組g1包括彎月透鏡l11和彎月透鏡l12；激光透鏡組g2沿光線(xiàn)傳播方向依次包括光闌sto、雙凸透鏡l21、雙凹透鏡l22以及雙凸透鏡l23；紅外透鏡組g3包括彎月透鏡l31和彎月透鏡l32。

如上所述的系統(tǒng)，共口徑鏡組g1和激光透鏡組g2組成的激光系統(tǒng)工作波長(zhǎng)為1.064um，瞬時(shí)視場(chǎng)：±3°，焦距為95mm，入瞳大小為44mm，光斑直徑5.99mm～5.03mm。以下表一內(nèi)容將舉出本發(fā)明中激光系統(tǒng)的實(shí)施例參數(shù)。

在表一中，曲率半徑是指每個(gè)表面的曲率半徑，間距是指兩相鄰表面間的距離，舉例來(lái)說(shuō)，表面s1的間距，即表面s1至表面s2間的距離。

如上所述的系統(tǒng)，共口徑鏡組g1、分光片spe和紅外透鏡組g3組成的紅外光學(xué)系統(tǒng)為工作波段為8μm～12μm，焦距為85mm，視場(chǎng)角為6°×4.8°，f數(shù)為1，工作溫度：-50℃～+70℃。以下表二內(nèi)容將舉出本發(fā)明中激光系統(tǒng)的實(shí)施例參數(shù)。

表二中第一透鏡l11前表面s1，第二透鏡l12前表面s3，第四透鏡l32前表面s9的非球面系數(shù)如下：

其中，曲面方程表示為：其中，z為光軸方向的位變；y為光軸的高；r為近軸曲率半徑；k為conic系數(shù)；a、b、c和d為非球面系數(shù)。

如圖2.1、2.2和2.3所示，該系統(tǒng)紅外波段傳遞函數(shù)值在30lp/mm時(shí)所有視場(chǎng)均大于0.3，如圖3所示，在激光部分系統(tǒng)各個(gè)視場(chǎng)光斑能量分布均勻，光斑穩(wěn)定性?xún)?yōu)于3％；并且進(jìn)行了無(wú)熱化設(shè)計(jì)，如圖4所示，復(fù)合系統(tǒng)可在-55℃～+70℃寬溫度范圍內(nèi)工作。

綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。