[发明专利]红外光学系统

说明书

技术领域

本发明属于红外技术领域，尤其是涉及一种应用于红外/激光双模制导中的红外成像制导光学系统。

背景技术

目前，采用制冷型红外焦平面阵列探测器的大视场高分辨率的红外成像光学系统，广泛应用在航空、航天和地面的侦察、跟踪和拦截中。

在现代高技术战争中，精确制导武器攻击过程中遇到的对抗层次越来越多，对抗手段越来越复杂。因此，对末制导技术提出了更高的要求。由于精确制导武器采用的非成像的单一寻的制导方式已不能完成作战使命，必须在发展成像寻的制导技术的同时，大力发展多模复合寻的制导技术，从而使导弹具有作用距离远、制导精度高和低空性能好的特点，适应未来远程精确打击的战术需要。目前，在各种复合制导技术中，由于红外成像寻的制导能自主捕获目标、抗干扰能力强、角精度高、隐蔽性好、目标识别能力强，但是没有目标的距离信息、系统不能全天候工作。而主动激光雷达拥有全天候攻击、制导精度高、保密性好、可探测距离和抗干扰能力强等优点，但是探测距离近、受气象条件影响大。因此将这两种制导模式相结合，构成红外/激光双模制导系统可以实现系统性能上的优势互补，能明显的提高导弹制导系统的性能，适应恶劣战场环境中的作战需要。红外光学系统在红外成像制导技术中发挥重要的作用，然而现有的红外光学系统存在以下问题：

（1）扫描型光学系统虽然视场覆盖的范围大，但信息获取不连续，且有光机扫描装置，体积大，结构复杂；

（2）凝视型光学系统不需要光机扫描装置，但瞬时视场一般比较小；

（3）一般红外成像光学系统不仅需要具有较大的搜索视场，还应具备较高的成像分辨率，但分辨率提高会带来系统焦距和口径增加，使系统体积增大；

（4）红外光学玻璃的材料选择具有局限性；

（5）结构复杂，成本高。

与本发明最为接近的现有技术如图1所示，一种红外/激光双模导引头系统，采用了共孔径的结构模式，红外能量和反射的激光能量共口径部分为双反射形式，红外和激光信号的分离是通过在次镜上镀分色膜来实现。

但是该系统存在以下不足之处：

（1）系统的瞬时视场比较小，视场角只有±1.96°；

（2）共口径部分采用双反射形式，中心视场的光线被遮拦，能量损失大；

（3）系统适用于像元数为320×256，像元尺寸为30μm的红外探测器，空间分辨率不高。

发明内容

为了克服现有双模导引头系统的瞬时视场比较小、能量损失大、空间分辨率不高的不足，本发明提供了一种红外光学系统。

本发明的红外光学系统包括从物面到像面依次同轴设置的整流罩1、第一透镜组2、棱镜3、第二透镜组4和红外成像探测器5，无穷远目标首先经过整流罩1后照射到第一透镜组2，经过棱镜3后得到一次像，然后经过第二透镜组4透射成像到红外成像探测器5上。

本发明红外光学系统采用折射二次成像的结构形式达到了大视场的要求，同时实现了100%的冷光阑效率，中间像面处设置有视场光阑，可以很好的抑制杂散光，且该系统适用于小像元探测器，提高了系统的成像分辨率。本发明红外成像光学系统通过引入非球面和二元光学技术，有效提高了系统的成像质量，简化了系统的结构。本发明对比现有技术具有以下显著优点：

（1）具有较大的搜索视场，瞬时视场可达到10°～15°；

（2）适用于小像元探测器，具有高成像分辨率，可获得高清晰度的目标信息，制导精度高；

（3）能量利用率高，集中度非常高；

（4）材料选择常规红外玻璃，易加工和检测；

（5）系统成像质量高；

（6）系统含有中间像面，在中间像面附近放置分光棱镜有利于分光，在中间像面处设置视场光阑，有效抑制杂光；

（7）特别适合作为高精度，大视场，小型化和轻量化需要的红外/激光双模导引头中的红外光学系统。

附图说明

图1为现有技术的结构示意图；

图2为本发明的红外光学系统结构示意图；

图3为本发明的红外光学系统的光路图；

图4为本发明的红外光学系统光学传递函数MTF曲线；

图5为本发明的红外光学系统能量包围圆图；

图6为本发明的红外光学系统点列图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步解释说明，但并不限定本发明的保护范围。