CN104345452A - 一种共形光学*** - Google Patents

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孙露露
张鹏
陈建发
罗金平
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    • G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
    • G02B27/0031—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration for scanning purposes

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Abstract

本发明涉及一种共形光学***，包括依次设置的固定镜组和扫描镜组，固定镜组包括同光轴依次设置的整流罩、物镜组，物镜组包括至少两个物镜，固定镜组用于形成球心为固定点的一次像面，一次像面在固定镜组与扫描镜组之间；扫描镜组包括至少一个同光轴设置的透镜，扫描镜组用于以固定点为球心对一次像面进行扫描；光学***还包括一个用于接收扫描镜组透射出的光信号的探测器。本发明采用共形整流罩，省去了校正板补偿，结构变得简单，而且实现***的小型化；并且固定点位于探测器焦平面上，扫描镜组以此点为旋转扫描点，有效的实现方位和俯仰的扫描。

Description

一种共形光学***
技术领域
本发明涉及一种共形光学***，属于应用光学领域。
背景技术
传统飞行器的光学整流罩一般为球形，它的光学***的设计技术已经很成熟，但是由于没有考虑空气动力学性能，在高速飞行时，会产生很大的阻力。共形光学整流罩重点考虑了其空气动力学性能，可以大大减小空气阻力，与飞行器结构平滑地连接还能提高其隐身性能，因此，共形化是飞行器的一个发展方向。
共形整流罩采用的是流线型的非球面，可以是抛物面、椭球面以及二次圆锥面等。由于共形整流罩的特殊面型，在设计、加工与检测方面都给设计者带来了极大的挑战。另一方面，由于共形导引头的旋转非对称性，光学***旋转扫描时，在非零度视场会带来非对称像差。常用的解决方法是在共形头罩后加校正板补偿，结构较复杂，而且不能实现***的小型化。
发明内容
本发明的目的是提供一种共形光学***，用以解决传统共形光学***在旋转扫描时，在非零度视场会带来非对称像差而且不能实现***小型化的问题。
为实现上述目的，本发明的方案包括一种共形光学***，该光学***包括依次设置的固定镜组和扫描镜组，固定镜组包括同光轴依次设置的整流罩、物镜组，物镜组包括至少两个物镜，固定镜组用于形成一个球心为固定点的一次像面，该一次像面在固定镜组与扫描镜组之间。
扫描镜组包括一个透镜或者至少两个同光轴设置的透镜，扫描镜组用于以固定点为球心对一次像面进行扫描；该光学***还包括一个用于接收扫描镜组透射出的光信号的探测器。
一次像面弯向扫面镜组。
整流罩的材料为MgF2；物镜组包括5片物镜，材料分别为：硅、硫化锌、硅、锗、硅；扫描镜组包括3片透镜，材料分别为：锗、硅、硫化锌。
本发明采用共形整流罩，省去了校正板补偿，结构变得简单，而且实现***的小型化；并且固定点位于探测器焦平面上，扫描镜组以此点为旋转扫描点，有效的实现方位和俯仰的扫描。
附图说明
图1是本发明简易结构示意图；
图2是具体实施方式的结构示意图一；
图3是具体实施方式的结构示意图二；
图4是具体实施方式的结构示意图三。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
一种共形光学***，该光学***包括依次设置的固定镜组和扫描镜组，固定镜组包括同光轴依次设置的整流罩、物镜组，物镜组包括至少两个物镜。固定镜组用于形成一个球心为固定点的一次像面，一次像面在固定镜组与扫描镜组之间。
扫描镜组包括一个透镜或者至少两个同光轴设置的透镜，扫描镜组用于以固定点为球心对一次像面进行扫描；该光学***还包括一个用于接收扫描镜组透射出的光信号的探测器。
基于以上技术方案，结合附图，给出以下一个具体实施方式。
如图1所示，为本发明的简易结构示意图，该共形光学***包括依次设置的固定镜组和扫描镜组，固定镜组包括同光轴依次设置的整流罩01、物镜组，物镜组包括至少两个物镜，物镜02和物镜03，固定镜组用于形成球心为固定点06的一次像面04，一次像面04在固定镜组与扫描镜组05之间；扫描镜组05包括一个或者至少两个同光轴设置的透镜，扫描镜组05用于以固定点06为球心对一次像面04进行扫描；该光学***还包括一个用于接收扫描镜组05透射出的光信号的探测器07。一次像面04弯向扫描镜组。
探测器的位置不确定，但是要满足：扫描镜组能够将扫描出的光信号反映到探测器的焦平面上。为了说明方便，以一种特殊情况为例：固定点06在探测器07的焦平面上。
本共形光学***允许固定镜组具有一定像差，把固定镜组和扫描镜组组合在一起，通过控制固定镜组在一次像面的残余像差与扫描镜组的残余像差相互消除，从而在焦平面获得良好的像质。因此，固定镜组所成的一次像往往允许保留一定的像差以匹配后面扫描镜组***的像差，进而达到降低***复杂度，减少镜片数的目的。
显然，为使扫描空间尺寸最小，固定点应尽量选在中心位置，即一次像面到固定点的距离(即一次像面的曲率半径)约等于固定点到探测器尾端的距离。固定镜组和扫描镜组焦距分配应遵循这个原则。另一方面，为了减小扫描镜组的转动惯量，应在满足设计要求的条件下使其尺寸尽可能地小。图1、2、3、4所示的固定点位于探测器焦平面的中心。扫描镜组以此点为旋转固定点，实现方位和俯仰的扫描。
具体的，如图2、3、4所示，该共形光学***包括整流罩1，该整流罩的径长比为1，材料为MgF2；物镜组，包括5片透镜，为物镜2-6；扫描镜组包括3片透镜，为中继镜7-9；图中10-12为探测器，一次像面的球心在探测器焦平面上。
具体的光学参数见表1。
表1
该共形光学***工作在中波红外波段，总视场为±15°，扫描视场为5°。图2为该共形光学***的总视场为0～5°时的结构示意图，图3为该共形光学***的总视场为5～10°时的结构示意图，图4为该共形光学***的总视场为10～15°时的结构示意图。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种共形光学***，其特征在于，所述光学***包括依次设置的固定镜组和扫描镜组，所述固定镜组包括同光轴依次设置的整流罩、物镜组，所述物镜组包括至少两个物镜，所述固定镜组用于形成一个球心为固定点的一次像面，所述一次像面在固定镜组与扫描镜组之间；
扫描镜组包括一个透镜或者至少两个同光轴设置的透镜，扫描镜组用于以固定点为球心对一次像面进行扫描；所述光学***还包括一个用于接收扫描镜组透射出的光信号的探测器。
2.根据权利要求1所述的共形光学***，其特征在于，所述一次像面弯向扫面镜组。
3.根据权利要求1或2所述的共形光学***，其特征在于，所述整流罩的材料为MgF2；所述物镜组包括5片物镜，材料分别为：硅、硫化锌、硅、锗、硅；扫描镜组包括3片透镜，材料分别为：锗、硅、硫化锌。
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