[发明专利]用于红外动态跟踪特性测试的光学装置

说明书

技术领域

本发明涉及光学领域的仪器，具体地说是用于红外动态跟踪特性测试的光学装置。

背景技术

目前红外光学材料具有种类少、色散特性差异大、透过率低的缺点,红外光学系统常见的设计方式有反射式、折射式和折反式三类。反射式镜头具有无色差、元件数量少、工作波段没有限制和对材料要求不高的优点,但反射式镜头视野小、能量损失大、对杂散辐射敏感、成本高;折射式镜头具有视野大、能量透过率高、成本低的优点,但折射式镜头色差难以校正、热稳定性差;折反式镜头具有成本低、成像质量好,但折反式镜头对杂散辐射较敏感、能量损失较大。但常见光学系统设计方法的考虑对象,均局限在减小光学系统的球差、慧差、像差、色散等光学因素,都没有重点考虑在利用动态传递函数测试红外系统动态跟踪特性时,如何降低光学系统对MTF的下降程度、提高测量动像空间频率的准确程度、适应动像运动的大视野光学准直的问题。

发明内容

为了实现红外动态跟踪特性测试，本发明提出了用于红外动态跟踪特性测试的光学装置。该装置通过平行管物镜与望远物镜和望远目镜的设置与参数计算确定，解决现有红外光学装置的测量动像空间频率的准确程度低、不适应动像运动的大视场光学准直的技术问题。

本发明解决技术问题所采用的方案是：

光学装置结构：

在封闭铸管内依次设置有装有光阑的平行光管物镜、望远物镜和望远目镜，构成光学装置。在光学装置的一侧设置有黑体，另一侧设置有被测红外系统。

平行光管物镜结构：在两凸透镜中间相隔设置有凹透镜，在凹透镜附近设置有光阑。凸透镜凸面对称设置在凹透镜两侧或凸透镜凹凸面非对称设置在凹透镜的两侧。

望远物镜结构：望远物镜为彼此分离设定间隔的两个凹透镜组成。

缩放焦距的望远目镜结构：望远目镜为彼此分离设定间隔的凹透镜和凸透镜组成。

参数确定：

1、采用像差理论求解（P.W）法设计红外平行光管物镜与望远物镜初始结构；

2、采用缩放法设计红外望远目镜初始结构;

3、通过匹配软件对光学装置进行优化设计和像质评价。

积极效果：本发明结构简单,工程实现容易,适宜作为红外跟踪特性测试的装置应用。

附图说明

图1为本发明装置结构图

图2为本发明平行光管物镜结构图

图3为本发明望远物镜结构图

图4为本发明望远目镜结构图

图中，1.封闭铸管，1.0.光阑，1.1.平行光管物镜，1.2.望远物镜，1.3.望远目镜，4.黑体，5.被测红外系统。

具体实施方式

光学装置结构：

在封闭铸管1内依次设置有装有光阑1.0的平行光管物镜1.1、望远物镜1.2和望远目镜1.3，构成光学装置。在光学装置的一侧设置有黑体4，另一侧设置有被测红外系统5。

平行光管物镜结构：在前凸透镜1.1和后凸透镜1.3之间相隔设置有凹透镜1.2，在凹透镜与凸透镜之间设置有光阑1.0。凸透镜凸面对称设置在凹透镜两侧或凸透镜凹凸面非对称设置在凹透镜的两侧。

望远物镜结构：望远物镜1.2为彼此分离设定间隔距离的前凹透镜1.21和后凹透镜1.22组成。

缩放焦距的望远目镜结构：望远目镜1.3为彼此分立设定间隔的平面凹透镜1.31和曲面凸透镜1.32组成。

光学装置技术参数设计：

1、采用像差理论求解（P.W）法设计红外平行光管物镜与望远物镜初始结构；

2、采用缩放法设计红外望远目镜初始结构;

3、通过相匹配软件对光学装置进行优化设计和像质评价。

其中，用像差理论求解（P.W）法设计,建立初级像差系数与结构参数之间的像差方程式。

                             (1)

       (2)

式中Φ——系统光焦度(屈光度)；

h——第一近轴光线在各光组上的高度(mm)；

hp——第二近轴光线在各光组上的高度(mm)；

φ——各光组的光焦度(屈光度)；

n——各光学材料的折射率；

J——系统的拉赫不变量。

公式1为光焦度分配、校正位置色差、校正倍率色差和校正Petzval场曲的方程，可求解出系统各光组的光焦度、间隔、光线的高度和光学材料等外部参数。