CN108614352B - 无2/1机构的望远光学*** - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种无2/1机构的望远光学***，沿光路依次由物镜组、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜和目镜组组成；大口径入射光束依次通过物镜组、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、目镜组后平行出射。本发明采用光路折转的方式，实现俯仰扫描的同时，避开了2/1传动机构，消除了2/1传动机构传动误差带来的光轴稳定性能差的问题。本发明为了去除2/1机构，虽然增加了三个反射镜，但是反射镜的加工、安装、调试均属于成熟技术。而去除2/1机构，大大减小了***的复杂程度，并对小型化轻量化设计有一定的贡献。

Description

无2/1机构的望远光学***
技术领域
本发明属于光学技术领域，涉及一种望远光学***，尤其涉及一种无2/1机构的望远光学***。
背景技术
光电仪器对其中光电***的作用距离要求越来越高，其中光学***的口径越来越大，而对体积重量的要求越来越苛刻。为了实现小型化设计，一般采用大口径望远镜压缩尺寸。
为了扩大观瞄搜索范围，需要光电***能俯仰方位大范围扫描，一般都是采用2/1机构来实现扫描。比如美国洛克希德·马丁公司专利US 6359681中采用了2/1机构。其中的望远物镜方位扫描a角度时，为保证望远镜出射光轴不变，反射镜转动a/2角度。为满足物镜和反射镜之间的角度关系，反射镜和物镜之间设计了2/1传动机构。但是由于2/1传动机构存在传动误差，并且这种误差不易测量，会导致光轴稳定精度降低，不能实现高精度稳定。再者反射镜组件结构庞大，空间利用率不高，不利于光电仪器的小型化。美国专利USP4883347中公开了一种不依赖于2：1机构的反射镜稳定方案，虽然去掉了2：1机构，但是由于使用了两个两轴陀螺且安装位置不在一起，装配时两个陀螺的正交性难以保证，容易产生通道耦合交扰，直接影响***的稳定精度，而且两个两轴陀螺增加了反射镜稳定***的成本。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提出一种无2/1机构的望远光学***，通过光路折转巧妙避开了2/1传动机构，消除了二比一传动机构传动误差带来的光轴稳定性能差的问题。
本发明的技术方案为：
所述一种无2/1机构的望远光学***，其特征在于：沿光路依次由物镜组、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜和目镜组组成；大口径入射光束依次通过物镜组、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、目镜组后平行出射；
所述物镜组中心轴线垂直俯仰轴与方位轴组成平面；所述俯仰轴与方位轴指望远光学***所安装的光电瞄准吊舱设备的俯仰轴与方位轴；
所述第一反射镜反射面与方位轴成45°夹角，与俯仰轴平行，且俯仰轴与方位轴交点处于第一反射镜反射面上；所述第二反射镜反射面与方位轴和俯仰轴均成45°夹角；所述第三反射镜反射面与方位轴和俯仰轴均成45°夹角，且与第二反射镜反射面成90°夹角；所述第四反射镜反射面与方位轴和俯仰轴均成45°夹角，且与第三反射镜反射面平行；所述目镜组中心轴线与俯仰轴同轴，垂直于方位轴。
物镜组和第一反射镜绕方位轴转动，实现方位扫描。物镜组、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜绕俯仰轴实现俯仰扫描。由于物镜组与第一反射镜一起同步转动，且俯仰扫瞄过程中可以保证俯仰轴不动，故无需2/1机构。
有益效果
本发明的整体技术效果体现在以下两个方面。
(1)本发明采用光路折转的方式，实现俯仰扫描的同时，避开了2/1传动机构，消除了2/1传动机构传动误差带来的光轴稳定性能差的问题。
(2)本发明为了去除2/1机构，虽然增加了三个反射镜，但是反射镜的加工、安装、调试均属于成熟技术。而去除2/1机构，大大减小了***的复杂程度，并对小型化轻量化设计有一定的贡献。
附图说明
图1：无2/1机构的望远光学***；
其中：1为物镜组，2为第一反射镜，3为第二反射镜，4为第三反射镜，5为第四反射镜，6为目镜组，7为快速反射镜。
图2：无2/1机构的望远光学***在光电瞄准吊舱设备中的安装示意图。
具体实施方式
本实施例为应用在光电瞄准吊舱中的无2/1机构的望远光学***，如图1所示，本发明优选实施例的望远光学***由物镜组1、第一反射镜2、第二反射镜3、第三反射镜4、第四反射镜5和目镜组6组成。其中物镜组1由物镜1-1、物镜1-2组成，目镜组6为单个透镜。大口径入射光束依次通过物镜组1、第一反射镜2、第二反射镜3、第三反射镜4、第四反射镜5、目镜组6后平行出射，经过快速反射镜7后进入后续分光探测光路。本优选实施例中望远***的结构参数见表1。
表1望远***的参数
Figure BDA0001652847490000031
其中，物镜1－1的后表面和物镜1－2的前表面均为非球面。其非球面系数分别为：
物镜1－1后表面：
K＝1.977，A＝-0.307333E-07；B＝-0.258423E-11；
C＝0.102552E-16；D＝-0.292590E-19
物镜2－1前表面：
K＝-0.043240；A＝-0.132033E-08；B＝-.978674E-13；
C＝0.402277E-18；D＝-0.249005E-20
如图1所示，所述物镜组中心轴线垂直俯仰轴与方位轴组成平面；所述俯仰轴与方位轴指望远光学***所安装的光电瞄准吊舱设备的俯仰轴与方位轴；所述第一反射镜反射面与方位轴成45°夹角，与俯仰轴平行，且俯仰轴与方位轴交点处于第一反射镜反射面上；所述第二反射镜反射面与方位轴和俯仰轴均成45°夹角；所述第三反射镜反射面与方位轴和俯仰轴均成45°夹角，且与第二反射镜反射面成90°夹角；所述第四反射镜反射面与方位轴和俯仰轴均成45°夹角，且与第三反射镜反射面平行；所述目镜组中心轴线与俯仰轴同轴，垂直于方位轴。
物镜组和第一反射镜安装在镜筒上，镜筒与光电瞄准吊舱设备的方位框架固连，物镜组和第一反射镜能够绕方位轴转动，实现方位扫描。方位框架安装在光电瞄准吊舱设备的俯仰框架上，第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜以及目镜组与俯仰框架固连，物镜组、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜能够绕俯仰轴实现俯仰扫描。
外界场景光谱从物镜组进入光学装置。物镜组和第一反射镜随方位框架绕方位轴旋转时，光线只有旋转没有平移，即在电视/红外传感器所成的图像只有像旋没有平移。物镜组、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜和目镜组随俯仰框架绕俯仰轴旋转时，光线也只有旋转没有平移，即在电视/红外传感器所成的图像也只有像旋没有平移。
由于物镜组与第一反射镜一起同步转动，且俯仰扫瞄过程中可以保证俯仰轴不动，故无需2/1机构。

Claims (1)

1.一种无2/1机构的望远光学***，其特征在于：沿光路依次由物镜组(1)、第一反射镜(2)、第二反射镜(3)、第三反射镜(4)、第四反射镜(5)和目镜组(6)组成；大口径入射光束依次通过物镜组(1)、第一反射镜(2)、第二反射镜(3)、第三反射镜(4)、第四反射镜(5)、目镜组(6)后平行出射；
所述物镜组(1)中心轴线垂直俯仰轴与方位轴组成平面；所述俯仰轴与方位轴指安装望远光学***的光电瞄准吊舱设备的俯仰轴与方位轴；
所述第一反射镜(2)反射面与方位轴成45°夹角，与俯仰轴平行，且俯仰轴与方位轴交点处于第一反射镜(2)反射面上；所述第二反射镜(3)反射面与方位轴和俯仰轴均成45°夹角；所述第三反射镜(4)反射面与方位轴和俯仰轴均成45°夹角，且与第二反射镜(3)反射面成90°夹角；所述第四反射镜反射面(5)与方位轴和俯仰轴均成45°夹角，且与第三反射镜(4)反射面平行；所述目镜组(6)中心轴线与俯仰轴同轴，垂直于方位轴；
物镜组(1)和第一反射镜(2)安装在镜筒上，镜筒与光电瞄准吊舱设备的方位框架固连，物镜组和第一反射镜能够绕方位轴转动，实现方位扫描；方位框架安装在光电瞄准吊舱设备的俯仰框架上，第二反射镜(3)、第三反射镜(4)、第四反射镜(5)以及目镜组(6)与俯仰框架固连，物镜组(1)、第一反射镜(2)、第二反射镜(3)、第三反射镜(4)、第四反射镜(5)能够绕俯仰轴转动，实现俯仰扫描。
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