[发明专利]长波红外面阵扫描光学系统

说明书

本发明公开一种长波红外面阵扫描光学系统，包括由物方向像方依次设置的望远镜组、扫描振镜、第一成像组以及像面，所述望远镜组包括由物方向像方依次设置的主镜、次镜、第一准直镜组、第一折转镜组、第二准直镜组，所述扫描振镜具有固定状态、以及朝靠近或远离所述第二准直镜组方向活动的回扫状态，光线经过所述主镜、所述次镜、所述第一折转镜组、所述扫描振镜进行折转，其中，所述长波红外面阵扫描光学系统的工作波段为长波7.7～10.5μm，焦距为600mm，F数的范围为2≤F≤5.5。光线的传导过程中多次折转，设计灵活，有利于大视场和紧凑型设计。

技术领域

本发明涉及光学系统技术领域，特别涉及长波红外面阵扫描光学系统。

背景技术

现有的用于红搜索跟踪系统的长波红外扫描光学系统中，一种是采用长波线阵288×4制冷型探测器，虽然可实现全方位扫描成像，但是其积分时间受扫描速率所限，通常花在每个像素的时间都是数十微秒量级，因此输出的信号强度较低，信噪比受限。在实际应用中，对目标的探测能力，尤其是对远距目标的探测能力，存在很大的局限性。

另一种采用凝视型面阵焦平面探测器，其积分时间要长得多，都是在毫秒量级，因此探测能力大大提高。通常情况下，凝视型面阵探测器视场受限。特别是为了提高作用距离，一般的凝视型红外成像系统的焦距尽量拉长，以获取更小的瞬时视场。这就导致其视场不能覆盖所需的空域。如果采用多个面阵探测器分视场凝视的方式，将大大增加系统的体积、质量，且成本昂贵。因此，连续扫描型面阵探测器成像系统就有了应用价值。但是，连续扫描型面阵成像系统在积分时间内的扫描，会导致焦平面和景物之间产生相对运动，造成拖尾，使图像变得模糊。

因此，如何对长波红外扫描光学系统进行优化仍然是本领域技术人员需要不断钻研的内容。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种长波红外面阵扫描光学系统，具备大口径长焦距的设计特点，光线的传导过程中多次折转，设计灵活，在平行光路中引入扫描振镜，在面阵探测器积分时间内，由扫描振镜以特定速率朝相反方向摆动，对方位视场的变化进行补偿。

为实现上述目的，本发明提出一种长波红外面阵扫描光学系统，包括由物方向像方依次设置的望远镜组、扫描振镜、第一成像组以及像面，所述望远镜组包括由物方向像方依次设置的主镜、次镜、第一准直镜组、第一折转镜组、第二准直镜组，所述扫描振镜具有固定状态、以及朝靠近或远离所述第二准直镜组方向活动的回扫状态，光线经过所述主镜、所述次镜、所述第一折转镜组、所述扫描振镜进行折转；

其中，所述长波红外面阵扫描光学系统的工作波段为长波7.7～10.5μm，焦距为600mm，F数的范围为2≤F≤5.5。

可选地，所述主镜为负光焦度的弯月型反射镜，所述次镜为负光焦度的弯月型反射镜。

可选地，所述第一准直镜组包括由物方向像方依次设置的第一准直透镜、第二准直透镜和第三准直透镜；

其中，所述第一准直透镜为弯向像方的负光焦度的弯月型非球面硫系透镜，所述第二准直透镜为弯向物方的负光焦度的弯月型非球面锗透镜，所述第三准直透镜为弯向物方的正光焦度的弯月型非球面锗透镜。

可选地，所述第一折转镜组包括由物方向像方依次设置的第一反射镜、第四准直透镜和第二反射镜，所述第二反射镜与所述第一反射镜均与光轴呈夹角设置，用于将光路进行折转，所述第一反射镜与所述第一准直镜组沿同一直线排布。

可选地，所述第一反射镜和所述第二反射镜与光轴之间的夹角均为45°；和/或，

所述第四准直透镜为弯向像方的正光焦度的弯月型硫系透镜。

可选地，所述二准直镜组由物方向像方依次设置的第五准直透镜和第六准直透镜，其中，所述第五准直透镜为弯向物方的负光焦度的弯月型非球面锗透镜；所述第六准直透镜为弯向物像的正光焦度的弯月型非球面硫透镜。