[发明专利]一种透射式扫描稳像光学系统

说明书

本发明公开了一种透射式扫描稳像光学系统，包括：像方远心光学镜组(1)和中继透镜组(3)，还包括：平行平板(2)、摆动电机(4)和光阑(5)。所述像方远心光学镜组(1)、平行平板(2)、中继透镜组(3)、光阑(5)按照从前往后的次序同轴排列，摆动电机(4)与平行平板(2)相连；工作时，摆动电机(4)带动平行平板(2)左右摆动，实现入射光轴的左右摆动，用于补偿光学系统扫描产生的像移。本发明实现了一种透射式扫描稳像光学系统，使得光路更加简洁，光学系统更加易于加工和装调；在满足光电搜索跟踪系统光轴稳定要求的同时，整体轻小型化；同时，降低了对于转台等设备的负载要求。

技术领域

本发明涉及一种扫描稳像光学系统，特别是一种透射式扫描稳像光学系统。

背景技术

在光电搜索跟踪系统中，光学系统置于一维转台上快速转动扫描，来实现对目标的快速搜索。此时，若光学系统没有在扫描方向上的稳像功能，将会产生像移，使得最终成像一片模糊。

为了实现光学系统快速转动的同时，对目标实时成像，光学系统需要实现快速稳像功能。以往的光学系统采用的快速稳像方式是反射式稳像方式，即使用平面快摆反射镜折转光学系统光路，平面快摆反射镜安装在摆动电机上。通常由前组望远系统、快摆反射镜、后组中继系统、折转反射镜等组成。

工作时，反射镜按光学系统扫描转动方向的反方向转动，实时改变入射光轴的方向，补偿扫描过程中的像移，使图像在探测器积分时间内保持稳定。反射式稳像方式要求入射平面反射镜的光路是平行光，光学系统至少三次成像，且光路只能采用折转型式，通常为U型折转。导致光路复杂，光学系统尺寸、重量均较大，同时，折转光路使得光学系统加工、装调都变得复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种透射式扫描稳像光学系统，解决传统扫描稳像光学系统至少三次成像，且光路只能采用折转型式，通常为U型折转。导致光路复杂，光学系统尺寸、重量均较大，同时，折转光路使得光学系统加工、装调都变得复杂的问题。

一种透射式扫描稳像光学系统，包括：像方远心光学镜组和中继透镜组，还包括：平行平板、摆动电机和光阑。

所述像方远心光学镜组、平行平板、中继透镜组、光阑按照从前往后的次序同轴排列，摆动电机与平行平板相连，用于带动平行平板左右摆动。平行平板放置于像方远心光学镜组形成的汇聚光束之中；中继透镜组放置于像方远心镜组形成的汇聚像点之后；光阑放置于中继透镜组之后，像面之前。

优选地，透射式扫描稳像光学系统工作时，外部成像光线进入像方远心光学镜组，经过像方远心光学镜组之后汇聚。像方远心光学镜组的特点是不同视场角度的成像光线经过像方远心光学镜组之后，其主光线均平行于光轴出射。汇聚光束经过平行平板之后汇聚成中间像面。平行平板的特点是光线经过倾斜放置的平行平板时，发生平移，而且光线平移的距离随着平行平板的倾斜角度增大而增加。中间像面经过中继透镜组汇聚之后，再经过光阑，最终成像至像面。

优选地，平行平板的倾斜角度在±5°范围。

优选地，当平行平板垂直于光轴放置时，入射光线不发生平移，光学系统的入射主光线平行于光轴。当平行平板倾斜放置时，入射光线在平行平板处发生平移。由于光阑位于平行平板之后，限定了主光线在平行平板之后的位置。因此，主光线在像方远心镜组的出射位置发生平移，即入射主光线的角度发生了偏转。当扫描稳像光学系统旋转扫描时，摆动电机带动平行平板以预定角度反向旋转，补偿扫描过程中的像移。当需要补偿的像移量较大，增大平行平板的摆动角度。

优选地，平行平板的预定角度在±5°角度。

优选地，当采用锗作为平行平板材料，平行平板厚度为5mm时，平行平板倾斜5°，则光线平移0.327mm，在焦距为f的像方远心光学透镜组中，入射角倾斜角度为arctan(0.327/f)。

优选地，当入射波段为中波红外时，平行平板透射玻璃材料为硅材料。