[发明专利]一种共形光学系统两维运动的像差校正成像透镜组件

说明书

本发明公开了一种共形光学系统两维运动的像差校正成像透镜组件，包括：共形光学窗口、像差校正成像透镜组件和伺服控制系统；其中，所述像差校正成像透镜组件和所述伺服控制系统相连接，伺服控制系统能够对像差校正成像透镜组件进行运动控制；所述像差校正成像透镜组件包括第一透镜、第二透镜和第三透镜；所述伺服控制系统能够驱动第一透镜和第三透镜相对于第二透镜沿光轴运动，所述伺服控制系统能够驱动第一透镜、第二透镜和第三透镜绕光轴转动。本发明将固有成像透镜组件转化为动态像差校正元件，实现共形光学系统像差动态校正。

技术领域

本发明属于武器装备光电探测器设计技术领域，尤其涉及一种共形光学系统两维运动的像差校正成像透镜组件。

背景技术

共形光学指的是在光学系统的优化设计中，不但要使得光学系统成像质量达到最好，而且要使得光学系统在与其应用环境的交互中达到最优，它主要应用于高速飞行器和导弹的导航、跟踪或者侦察用成像探测系统中。传统的机载光学遥感器为满足较大视场，常采用平面拼接式光学窗口，该类光学窗口虽然对光学系统成像质量影响较小，但是会给机身引入较大的阻力，且平面窗口会增大雷达横截面的反射面积。

共形光学系统采用的窗口外表面面型需要与机舱载体外表面进行平滑的吻合，即“共形”于高速载体外表面，使得窗口面型符合载体的流体力学性能和气动性能，但是此时光学窗口参与成像的光学表面一般为非球面光学面型，甚至为不规则的自由曲面。此时，当舱内的光学系统对一定范围的视场进行大扫描成像时，共形于高速载体的气动光学窗口会为后续的成像光学系统引入严重的像差，且这些像差会随着扫描视场角的变化而动态变化，极大地影响了飞行器遥感相机的成像分辨率。共形光学理论针对气动光学窗口引入的各种严重动态像差，研究科学的像差校正方法，通过设计灵活多样的像差校正器，使得成像系统在保证机身空气动力学性能的基础上满足系统本身的成像性能。

目前国内外学者研制的光学像差校正器主要分为两类，即静态像差校正器和动态像差校正器，而两类像差校正器均有先天的劣势。静态像差校正器校正像差不完善，动态像差校正器结构复杂、体积庞大、增加了系统的复杂度。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种共形光学系统两维运动的像差校正成像透镜组件，将固有成像透镜组件转化为动态像差校正元件，实现共形光学系统像差动态校正。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种共形光学系统两维运动的像差校正成像透镜组件，包括：共形光学窗口、像差校正成像透镜组件和伺服控制系统；其中，所述像差校正成像透镜组件和所述伺服控制系统相连接，伺服控制系统能够对像差校正成像透镜组件进行运动控制；所述像差校正成像透镜组件包括第一透镜、第二透镜和第三透镜；所述伺服控制系统能够驱动第一透镜和第三透镜相对于第二透镜沿光轴运动，所述伺服控制系统能够驱动第一透镜、第二透镜和第三透镜绕光轴转动。

上述共形光学系统两维运动的像差校正成像透镜组件中，共形光学窗口与第二透镜的距离为136mm；第一透镜相对于第二透镜沿轴运动的距离范围为0mm-4mm,第三透镜相对于第二透镜沿轴运动的距离范围为0mm-6.7mm；第一透镜、第二透镜和第三透镜绕轴转动的角度范围为0-0.76°。

上述共形光学系统两维运动的像差校正成像透镜组件中，所述共形光学窗口包括共形外表面和共形内表面；其中，共形外表面和共形内表面为偏轴的同心抛物面；共形外表面和共形内表面的二次曲面系数都是-0.875；所述共形外表面的曲率半径为50mm，所述共形内表面的曲率半径为46mm。

上述共形光学系统两维运动的像差校正成像透镜组件中，所述共形内表面为双向可调的对称式Zernike表面。

上述共形光学系统两维运动的像差校正成像透镜组件中，所述第一透镜包括第一球面和第二球面，所述第一透镜的材料为锗，所述第一透镜的厚度为3mm；所述第二透镜包括平面和第一柱面，所述第二透镜的材料为硒化锌，所述第二透镜的厚度为2mm；所述第三透镜包括第二柱面和第三球面，所述第三透镜的材料为锗，所述第三透镜的厚度为3mm。