[发明专利]用于导弹探测识别的大视场光学成像方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种搭载于导弹的光学系统，特别涉及一种采用折反射结构的、工作于近红外波段的、大视场、大口径、非成像光线抑制性能好的、目标跟踪识别用的光学成像方法及其系统。

背景技术

大视场低杂光目标捕获和跟踪识别的高性能光学系统，是保证飞行器、航天器等的目标捕获精度和提高其探测识别效率的重要部件。随着探测领域的扩展，受工作波段的限制和强的非成像光线干扰，普通光学系统很难同时实现对近红外波段弱目标捕获、精确跟踪与快速识别。

参见附图1，它是导弹跟踪识别工作模式时的工作原理示意图；大视场光学系统安装于导弹上，地物太阳光反射光经过导弹上的大视场光学系统后，在探测器的光敏面上形成光学像，由电子电路采集，经图像处理后输出捕获的目标图像，通过与图库数据的对比，实现对地物目标的精确捕获、跟踪、识别和探测。

光学系统成像性能和非成像光线抑制性能，即光学系统成像质量与杂光抑制性能密切相关。非成像光线即杂光，是制约光学系统成像质量的主要因素之一，根据在不同能见度条件下，对光学系统地面反射辐亮度和大气背景辐亮度进行计算，发现在可见光波段，大气背景辐亮度大于地面反射辐射亮度，信号被淹没，而在近红外波段（700nm～1000nm）地面反射辐亮度大于大气背景辐亮度，目标信号能够被探测。因此，光学系统工作于近红外波段有利于降低非成像光线的干扰。另外，为提高目标捕获效率，要求系统视场大，即要求系统同时具有宽工作波段、大视场和强的非成像光线抑制性能。宽波段和大视场会分别导致色差和畸变，大视场还会产生严重的非成像光线，影响成像性能。

发明内容

本发明所要解决的问题是针对现有技术存在的不足，提供一种结构简单紧凑、适用波段宽、杂光抑制性能强、成像性能优的用于导弹探测识别的大视场光学成像方法及其系统。

实现本发明目的的技术方案是提供一种用于导弹探测识别的大视场光学成像方法，它采用折反射式光学成像方法，包括如下步骤：将视场内光线成像于折叠平面反射镜，得到的成像光束反射后再进行滤光，经像差校正和聚焦成像，在CCD探测器的焦平面上得到光学像。

本发明技术方案还包括提供一种用于导弹探测识别的大视场光学成像系统，它为折反射光学系统，采用同轴折射结构，沿光线入射方向的光学元件依次为：弯月形球面负透镜、折叠平面反射镜、折叠平面反射镜、光学滤光片、改进型的匹兹万结构物镜、CCD保护玻璃和像面，所有光学元件安装于同一个镜筒内；所述的改进型的匹兹万结构物镜用于对反射后再经滤光的成像光束进行像差校正和聚焦成像，改进型的匹兹万结构物镜包括第一双胶合透镜组、第二双胶合透镜组和一块弯月形球面透镜，所述的第一双胶合透镜组由正透镜和负透镜构成，第二双胶合透镜组由正透镜和负透镜构成，弯月形球面透镜的弯曲方向为背向像面；所述弯月形球面负透镜、第一双胶合透镜组的正透镜和负透镜、第二双胶合透镜组的正透镜和负透镜、弯月形球面透镜的焦距，它们相对于大视场光学系统焦距的归一化值分别依次对应为f’₁、f’₅₁₁、f’₅₁₂、f’₅₂₁、f’₅₂₂、f’₅₃，满足条件-348≤f’₁≤-343、0.89≤f’₅₁₁≤0.92、-1.13≤f’₅₁₂≤-1.08、0.62≤f’₅₂₁≤0.65、-2.51≤f’₅₂₂≤-2.48、-1.14≤f’₅₃≤-1.09；它们所用材料的折射率分别依次对应为n₁、n₅₁₁、n₅₁₂、n₅₂₁、n₅₂₂、和n₅₃，满足条件1.45≤n₁≤1.56、1.45≤n₅₁₁≤1.56、1.73≤n₅₁₂≤1.78、1.60≤n₅₂₁≤1.65、1.72≤n₅₂₂≤1.77、1.71≤n₅₃≤1.76。