[发明专利]一种具有多目标激光测距功能的双视场红外成像系统

说明书

本发明公开了一种具有多目标激光测距功能的双视场红外成像系统，主要包括双波段共孔径光窗、离轴两反望远系统、视场切换反射镜组、分光镜、红外光学系统、红外探测器、快速扫描反射镜、一级天线、激光偏振分光镜、激光辐射器、激光接收光学系统和激光接收探测器等组成。小视场状态下，离轴两反望远系统作为倍镜，放大后端红外光学系统焦距，并充当激光二级天线。通过视场切换反射镜组的切入隔绝离轴两反望远系统，使系统工作在大视场状态。激光发射和接收共用快速扫描反射镜，利用快速扫描反射镜法线方向的二维运动，实现激光光轴在红外视场范围内的快速扫描，完成多目标激光测距。

技术领域

本发明属于光学设计领域，尤其涉及激光红外多光谱光电侦察系统，用于双视场红外成像和激光测距，能够实现红外大视场和小视场两种状态下相应视场范围内多目标激光测距功能。

背景技术

现代光电侦察系统通常包含红外热像仪、电视摄像机和激光测距机等，在军事打击、火力控制和侦察预警等领域具有广泛的应用。现有方案中红外热像仪视轴和激光测距机收发光轴经过严格校准，当红外热像仪视场中出现多个目标时，需通过伺服系统带动稳定平台逐一将红外热像仪视轴和待测目标对准，存在切换速度慢(稳定平台重)和目标易丢失(视场中心改变)等问题，因此提高光谱集成性和多目标跟踪测距能力具有重要的意义。

在光谱集成性方面，发表于期刊索引Proc.of SPIE Vol.6940 69400S-1题为Third Generation Infrared Optics的文章公开了一种电视和红外双光束集成的装置，共用前端离轴三反望远系统，通过视场切换反射镜隔离前端离轴三反望远系统实现大小视场切换。此装置前端离轴三反望远系统存在实像点，无法集成激光；且无光轴控制环节，无法采用快速扫描完成多目标测距。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种具有多目标激光测距功能的双视场红外成像系统，用于激光红外两个波段的集成和激光多目标测距，有大视场和小视场两种工作状态。

该具有多目标激光测距功能的双视场红外成像系统中，红外热像仪和激光测距机共用望远系统，通过视场切换反射镜组的切入切出实现双视场切换。后端双波段分光后在激光光路中放置快速扫描反射镜，快速扫描反射镜指向改变时，红外热像仪视轴不受影响，但激光光轴可随之快速调整。红外热像仪视场中出现多个目标时，图像处理系统解算出每个目标相对红外热像仪视轴空间角度，反馈给伺服系统控制快速扫描反射镜运动，从而调整激光光轴指向待测目标。快速扫描反射镜响应快，可实现红外热像仪视场中多个目标的周期轮巡测距，每个目标的测距频率均可达到5Hz以上。

基于上述原理，本发明的技术方案为：

所述一种具有多目标激光测距功能的双视场红外成像系统，包括双波段(激光和红外双波段)共孔径光窗(1)、离轴两反望远系统(2)、视场切换反射镜组(3)、分光镜(4)、红外光学系统(5)、红外探测器(6)、快速扫描反射镜(7)、一级天线(8)、激光偏振分光镜(9)、激光接收光学系统(10)、激光接收探测器(11)、激光辐射器(12)；其中，所述视场切换反射镜组(3)为运动组件，小视场时切换反射镜组(3)切出主光路，接收的激光红外双波段光束通过所述双波段共孔径光窗(1)，再由所述离轴两反望远系统(2)压缩出射光束口径，经分光镜(4)分束进入红外光路和激光光路。红外光路由红外光学系统(5)和红外探测器(6)组成。分光后激光光束经快速扫描反射镜(7)反射，再通过一级天线(8)压缩光束口径，激光接收光学系统(10)将激光偏振分光镜(9)反射的S光会聚在激光接收探测器(11)；激光辐射器(12)发射P向偏振光透射通过激光偏振分光镜(9)，而后依次经过一级天线(8)、快速扫描反射镜(7)、分光镜(4)和离轴两反望远系统(2)出射；大视场时视场切换反射镜组(3)位于主光路，离轴两反望远系统被隔离出工作光路。