CN219039469U - 一种激光与长波红外的大视场共口径共像面复合成像*** - Google Patents
一种激光与长波红外的大视场共口径共像面复合成像*** Download PDFInfo
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Abstract
一种激光与长波红外的大视场共口径共像面复合成像***，其特征在于：所述光学***中沿光线自前向后入射方向依次设有成像镜组A、成像镜组B、成像镜组C和成像镜组D；所述成像镜组A包括凸面向前的正月牙形透镜A‑1；所述成像镜组B包括凸面向前的负月牙形透镜B‑1；所述成像镜组C包括更为弯曲一面向前正双凸透镜C‑1；所述成像镜组D包括凸面向前的负月牙形透镜D‑1；解决现有技术中分口径设计占用过多红外光路的空间，而基于卡塞格林***的共口径设计视场过小的缺陷，在既保证激光/长波红外可实现共口径共像面的基础上，保证光学***的成像质量，提升光学***的视场范围。
Description
技术领域
一项关于仿真测试的实用新型，具体涉及一种激光与长波红外的大视场共口径共像面复合成像***
背景技术
该***有效解决多模复合寻的制导，观察目标不一致等问题。
目前正在应用或研究的多模复合寻的导引头仿真，主要采用的是双模复合的形式。双模复合制导武器主要包括紫外/红外、可见光/红外、激光/红外、微波/红外和毫米波/红外成像等。本实用新型是基于激光/红外复合成像光学***进行的改进设计。
目前由关复合成像***主要分为分口径设计和基于卡塞格林***的共口径设计两种。其中分口径设计常使用双光路隔离设置，这种设置的缺点是可见光光路过多占用红外光路的空间。
基于卡塞格林***的共口径设计的一个实例是《可见光/中波红外双波段共口径光学***设计》(郭钰琳等，《红外技术》，2018年2月)，这种设计由于可见光光路和红外光路共用同一口径，因此相比于分口径设计解决了红外光路空间被占用的问题，但卡塞格林***本身瞬时视场很小，而为保证足够的作用距离其长波红外光路口径又偏长，很难通过扫描方式获得足够的视场。因此需要一种新的共口径复合成像光学***，在既保证激光/长波红外可实现共口径共像面的基础上，保证光学***的成像质量，提升光学***的视场范围。
实用新型内容
本实用新型采用以下方案实现：一种激光与长波红外的大视场共口径共像面复合成像***，所述光学***中沿光线自前向后入射方向依次设有成像镜组A、成像镜组B、成像镜组C和成像镜组D；所述成像镜组A包括凸面向前的正月牙形透镜A-1；所述成像镜组B包括凸面向前的负月牙形透镜B-1；所述成像镜组C包括曲率半径更小一侧向前的正双凸透镜C-1；所述成像镜组D包括凸面向前的负月牙形透镜D-1；
进一步的，所述正月牙形透镜A-1和负月牙形透镜B-1之间的空气间隔为78.57mm；所述负月牙形透镜与B-1与正双凸透镜C-1之间的空气间隔为23.07mm；所述正双凸透镜C-1与负月牙形透镜D-1之间的空气间隔为0.1mm；负月牙透镜D-1与像面之间的空气间隔为138.33mm；
进一步的，所述本实例光学***的视场可以保证≥6°×5°；出瞳口径为90mm；出瞳距离为700mm；
附图说明
图1为本实施例的光学***示意图；
图2为本实施例的长波红外状态下的光学***传递函数曲线图；
图3为本实施例的长波红外状态下的光学***畸变图；
图4为本实施例的激光状态下的光学***传递函数曲线图；
图5为本实施例的激光状态下的光学***畸变图；
图中标号说明：1-模拟复合成像***光学出瞳位置；2-凸面向前的正月牙形透镜A-1；3-凸面向前的负月牙形透镜B-1；4-曲率半径更小一侧向前的正双凸透镜C-1；5-凸面向前的负月牙形透镜D-1。
具体实施方式
下面结合附图对本***做详细的介绍。
一种激光与长波红外的大视场共口径共像面复合成像***，所述光学***中沿光线自前向后入射方向依次设有成像镜组A、成像镜组B、成像镜组C和成像镜组D；所述成像镜组A包括凸面向前的正月牙形透镜A-1；所述成像镜组B包括凸面向前的负月牙形透镜B-1；所述成像镜组C包括曲率半径更小一侧向前的正双凸透镜C-1；所述成像镜组D包括凸面向前的负月牙形透镜D-1；
在本实施例中，所述正月牙形透镜A-1和负月牙形透镜B-1之间的空气间隔为78.57mm；所述负月牙形透镜与B-1与正双凸透镜C-1之间的空气间隔为23.07mm；所述正双凸透镜C-1与负月牙形透镜D-1之间的空气间隔为0.1mm；负月牙透镜D-1与像面之间的空气间隔为138.33mm；
在本实施例中，正月牙形透镜A-1、正双凸透镜C-1的材料为硒化锌，其折射率为2.406；负月牙形透镜B-1的材料为硫系玻璃，其折射率为2.778；负月牙形透镜D-1的材料为多光谱硫化锌，其折射率为2.20；本实例中采用了多种激光/长波红外的常见光学材料，对***像差进行有效校正，***公差灵敏度较低，便于进行装调和测试；
在本实施例中，正月牙形透镜A-1的前镜面的曲率半径为349.563mm，后镜面为非球面和衍射面；负月牙形透镜B-1的前镜面为非球面，后镜面的曲率半径为149.202mm；正双凸透镜C-1的前镜面和后镜面的曲率半径分别为261.712mm和2060.271mm；负月牙形透镜D-1的前镜面为非球面，后镜面的曲率半径为109.634mm；
在本实施例中，所述正月牙形透镜A-1的后镜面为非球面和衍射面，非球面的面型方程如下：
其中C＝1/R，R＝3244.5mm，K＝0，A2＝0，A4＝5.471649467134×10-9，A6＝4.224542538451×10-12,A8＝-8.280430943666×10-16，A10＝7.854680008026×10-20，A12＝-3.086193065852×10-24.
其衍射面的面型方程如下：
其中C1＝-6.67983573716×10-5，m＝-76、-75、-74……-3、-2、-1，n＝2.406。
在本实施例中，所述负月牙形透镜B-1的前镜面为非球面，非球面的面型方程如下：
其中C＝1/R，R＝-234.472mm，K＝1.28085，A2＝0，A4＝5.143433256242×10-9，A6＝-3.743467022826×10-11,
A8＝1.112376111964×10-14，A10＝-1.607764192495×10-18，
A12＝9.800004292636×10-23.
在本实施例中，所述负月牙形透镜D-1的前镜面为非球面，非球面的面型方程如下：
其中C＝1/R，R＝-146.372mm，K＝-1.44401，A2＝0，A4＝-1.31416409844×10-7，A6＝4.609325596345×10-11,
A8＝-1.207710862058×10-14，A10＝1.125126122242×10-18，A12＝-4.926455295669×10-23；
在本实例中，由上述镜片组成的光学***达到了如下的光学指标：
1.***焦距：f＝260mm；
2.相对孔径：F＝1/2.89；
3.视场角：≥6°×5°；
4.出瞳距：700mm；
5.光路总长：≤300mm；
6.出瞳口径：90mm；
7.适用谱线范围：1.064μm、8μm～14μm；
本实用新型为一种激光与长波红外的大视场共口径共像面复合成像***，本光学***可用于模拟长波红外与激光复合的无穷远处的点源目标，本光学***具备以下特点：
1.本复合成像光学***具有共口径、共像面的光学成像特点，同时未采用卡塞格伦式成像结构，解决了激光与长波红外共口径复合成像***视场角小的问题；
2.***选用的为激光/长波红外波段常见的光学材料，加工及镀膜成本低；
3.***公差灵敏度较低，结构上采用镜筒直接进行装配即可，装调及测试的难度低；
4.本光学***成像质量好，激光成像***轴上MTF≥0.8@20lp/mm，0.7视场MTF≥0.45@20lp/mm；红外光学***轴上MTF≥0.3@9lp/mm；0.7视场MTF≥0.21@9lp/mm,可匹配红外相机MRTD≤300mK，图像成像质量良好，接近***衍射极限。
以上列出较佳实施例，对本实用新型的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种激光与长波红外的大视场共口径共像面复合成像***，其特征在于：一种激光与长波红外的大视场共口径共像面复合成像***，所述***中沿光线自前向后入射方向依次设有成像镜组A、成像镜组B、成像镜组C和成像镜组D；所述成像镜组A包括凸面向前的正月牙形透镜A-1；所述成像镜组B包括凸面向前的负月牙形透镜B-1；所述成像镜组C包括曲率半径更小一侧向前的正双凸透镜C-1；所述成像镜组D包括凸面向前的负月牙形透镜D-1。
2.根据权利要求1所述的激光与长波红外的大视场共口径共像面复合成像***，其特征在于：所述正月牙形透镜A-1和负月牙形透镜B-1之间的空气间隔为78.57mm；所述负月牙形透镜与B-1与正双凸透镜C-1之间的空气间隔为23.07mm；所述正双凸透镜C-1与负月牙形透镜D-1之间的空气间隔为0.1mm；负月牙透镜D-1与像面之间的空气间隔为138.33mm。
3.根据权利要求1所述的激光与长波红外的大视场共口径共像面复合成像***，其特征在于：正月牙形透镜A-1、正双凸透镜C-1的材料为硒化锌，其折射率为2.406；负月牙形透镜B-1的材料为硫系玻璃，其折射率为2.778；负月牙形透镜D-1的材料为多光谱硫化锌，其折射率为2.20；本实例中采用了多种激光/长波红外的常见光学材料，对***像差进行有效校正，***公差灵敏度较低，便于进行装调和测试。
4.根据权利要求1所述的激光与长波红外的大视场共口径共像面复合成像***，其特征在于：正月牙形透镜A-1的前镜面的曲率半径为349.563mm，后镜面为非球面和衍射面；负月牙形透镜B-1的前镜面为非球面，后镜面的曲率半径为149.202mm；正双凸透镜C-1的前镜面和后镜面的曲率半径分别为261.712mm和2060.271mm；负月牙形透镜D-1的前镜面为非球面，后镜面的曲率半径为109.634mm。
5.根据权利要求1所述的激光与长波红外的大视场共口径共像面复合成像***，其特征在于：所述***的视场可以保证≥6°×5°；出瞳口径为90mm；出瞳距离为700mm。
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