[发明专利]折射式准直光学系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种准直光学系统，尤其涉及一种用于动态目标模拟器的折射式准直光学系统。 

背景技术

火控动态性能模拟测试系统可用于在室内模拟测试直升机武器火控系统的动态性能参数。动态目标模拟器是火控动态性能模拟测试系统中的一个组成部分，主要为测试搜索瞄准系统的跟踪精度提供坦克、装甲车辆、水面舰船、直升机等多种典型的军事目标以及天空、云、大地、海洋、沙漠等模拟场景。准直光学系统是动态目标模拟器的主要光学部件，它将投影仪产生的图像以平行光投射出去，为搜索瞄准系统跟踪精度测试提供来自无穷远的动态场景。 

作为无穷远目标模拟器的一种，平行光管的光学原理与动态目标模拟器相同。为了满足搜索瞄准系统测试与评估的要求，准直光学系统需要有较大视场，并且要保证动态目标模拟器的工作距离。而现有的准直物镜，如公开号为CN2398611Y的中国专利公开的一种平行光管物镜，采用了球面反射镜加放大镜组的折反式结构，其物镜孔径Φ630mm，焦距19800m，光管筒长7980m。这类系统在光路中常使用一个次反射镜折转光路，当光束从主反射镜反射回来时，次反射镜会遮挡光束中心，减小有效通光面积，降低系统的中心亮度，从而影响系统的灵敏度，而且主反射镜安装调校、防止杂光和保持稳定性也比较困难。其次，若作为室内测试使用的动态目标模拟器，该物镜的焦距、镜筒显得过长且该专利也未给出物镜所能达到的视场，而动态目标模拟器必须有较大的视场才能保证搜索瞄准系统连续跟踪的时间，才能对跟踪精度和跟踪范围进行精确 的测试和评估。 

中国期刊《光学仪器》在2007年6月出版的第29卷第3期35～40页刊登了吉小辉、孙后环发表的题为“大视场平行光管的研发与设计”的论文。文中介绍了一种大视场平行光管，该平行光管物镜是由四片分离式物镜组成的折射式结构，其焦距为322.6mm，视场可达30°，光阑位于第一透镜的第一面，通光孔径为Φ100mm。由此参数计算得到边缘光线的出射距离为186.6mm，不能保证模拟器对工作距离的要求。 

美国专利USP5386312公开了一种折射式准直物镜，该折射式准直物镜是由两组具有正光焦度的透镜组及一个双胶合透镜组成的远心系统，即光阑位于透镜组的物方焦平面。该远心系统的焦距仅为12.7mm，视场为18°，最大透镜的孔径为Φ14.48mm。此系统视场和光阑的位置不能满足动态目标模拟器对视场及工作距离的要求。 

动态目标模拟器采用投影仪输出的高亮度动态图像作为光源，而以上描述的平行光管采用发光二极管或发光二极管阵列作为光源，其物镜均存在不能与投影仪配合使用的问题，因为投影仪镜头和平行光管物镜光瞳很难匹配，这样会限制动态场景的视场范围和能量，造成图像的丢失。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的问题，提供一种较大视场的折射式准直光学系统，准直光学系统孔径光阑的孔径能够满足动态目标模拟器工作距离的要求，准直光学系统的视场能够满足被测搜索瞄准系统连续跟踪的需要。 

为解决上述技术问题，本准直光学系统包括孔径光阑、投影屏以及均具有正光焦度的前镜组和后镜组，所述前镜组、后镜组和投影屏沿光路追迹方向依次排列且投影屏位于光路追迹的像平面上，所述前镜组由四片分离透镜组成，第一透镜是平凸正透镜且凸面朝向像面一侧，第二透镜是凹面朝向物面一侧的弯月负透镜，第三透镜是双凹负透镜，第四透镜是双凸正透镜；所述后镜组由两片分离透镜组成，第五透镜为凹面朝向物面一侧的弯月正透镜，第六透镜为凹面朝向物面一侧的弯月负透镜；所述孔径光阑置于所述第一透镜的前表面上。 

根据本发明，所述第一透镜选择重冕玻璃ZK9或ZK10，所述第二透镜选择重火石玻璃ZF4或ZF5，所述第三透镜选择冕玻璃K9或K10，所述第四透镜和所述第五透镜选择钡冕玻璃BaK6或BaK7，所述第六透镜选择重火石玻璃ZF2或ZF1。 

根据本发明，投影屏为平板式漫反射屏，其长宽方向的一个表面处理成颗粒度为20μm的漫反射面。 

本发明准直光学系统的相对孔径D/f＝1∶8.3，视场角2ω＝24°。 

本发明的有益效果体现在以下几个方面： 

(一)本发明的准直光学系统采用了折射式结构型式，因而可以避免折反式准直光学系统中次反射镜遮挡光束中心的问题，从而保证了本发明准直光学系统的中心亮度。