本發明涉及電子光學元件技術領域，尤其是一種透射掃描式光學成像系統。

背景技術：

在軍事應用領域，現代戰場電磁環境日益復雜，對精確制導武器系統提出了新的技戰術要求，采用傳統的紅外、可見光和激光等單一制導模式的武器系統存在一定的缺陷和使用的局限性，難以在復雜戰場背景和強電磁干擾環境條件下快速、準確地截獲跟蹤目標，完成作戰使命；因此，發展多頻譜或多體制復合尋的制導正日益成為提高各類精確制導武器命中概率的重要途徑；顯然，為了滿足對多頻譜多波段信息進行探測的要求，單一的光學成像系統因丟失目標可能性的概率偏大，已經無法滿足實際的需求。

技術實現要素：

針對上述現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種透射掃描式光學成像系統。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種透射掃描式光學成像系統，它包括激光發射器、激光探測器、紅外探測器、光分束器、激光成像鏡、紅外成像鏡、掃描物鏡、擺動反射鏡、固定反射鏡、中繼透射鏡和折轉反射鏡；

所述掃描物鏡設置于擺動反射鏡的反射出光側并隨擺動反射鏡作同步擺動，且所述掃描物鏡的延長線與擺動反射鏡的延長線相交；所述固定反射鏡設置于擺動反射鏡的反射入光側，且所述固定反射鏡的中心處開設有中心通孔；所述中繼透射鏡設置于固定反射鏡的反射入光側，且所述中繼透射鏡的延長線與固定反射鏡的延長線相交；所述折轉反射鏡設置于固定透射鏡的透光側并與固定反射鏡平行分布；

所述激光發射器發出的激光經過折轉反射鏡的反射后經由中心通孔入射到擺動反射鏡的轉動中心處，所述擺動反射鏡將入射的激光進行反射后使激光沿垂直于掃描物鏡的方向經由掃描物鏡向外透射而出；同時，由所述掃描物鏡接收的紅外能量和激光能量經擺動反射鏡和固定反射鏡的順序反射后通過中繼透射鏡透射到光分束器上，所述光分束器通過激光成像鏡將反射的激光能量成像在激光探測器上、通過紅外成像鏡將透射的紅外能量成像在紅外探測器上。

其中，優選方案為：所述擺動反射鏡以其中心點為轉動軸所作的擺動角度范圍為±15°，所述掃描物鏡以擺動反射鏡的中心點為轉動軸隨擺動反射鏡作同步擺動。

其中，優選方案為：所述激光探測器的像元中心距為200微米、像元數為32x32，所述紅外探測器的像元中心距為30微米、像元數為320x256。

其中，優選方案為：所述掃描物鏡包括相互間呈平行分布的帶有衍射面的硒化鋅雙凸透鏡和帶有衍射面的氟化鈣雙凸透鏡。

其中，優選方案為：所述中繼透射鏡由兩片平行分布的硫化鋅凸凹透鏡構成，所述光分束器包括一光入射面鍍有分光膜的鍺材質平板透鏡，所述激光成像鏡由若干片平行分布且均有K9玻璃制成的透鏡構成，所述紅外成像鏡由若干片平行分布紅外晶體透鏡構成。

其中，優選方案為：所述紅外晶體透鏡為硅透鏡和/或鍺透鏡。

其中，優選方案為：所述中心通孔的直徑為7mm，所述固定反射鏡的直徑為56mm。

其中，優選方案為：所述激光發射器與折轉反射鏡之間還設置有一準直透鏡，所述準直透鏡為一焦距為80±2mm且由BK7玻璃制成的負透鏡。

其中，優選方案為：所述負透鏡為雙凹透鏡或平凹透鏡。

由于采用了上述方案，本發明利用掃描物鏡和擺動反射鏡的同步擺動關系，可有效擴展系統的視場范圍；利用激光發射器所發出的激光可穿透大面積干擾煙霧，以達到照射目標的目的，進而保證目標的強度像和距離像的獲取效果，避免目標丟失；通過設置的中心通孔實現整個系統的激光發射與激光及紅外接收的同光軸共口徑的復合形式，在保證激光及紅外的復合成像的成像質量的基礎上，使得激光成像與紅外成像所作用的目標具有高度的一致性，從而有效地降低了丟失目標的概率；其結構簡單緊湊、視場范圍大、成像質量高、目標一致性強，具有很強的實際應用價值。

附圖說明

圖1是本發明實施例在正常工位狀態下的結構布置示意圖；

圖2是本發明實施例在極限調整狀態下的結構布置示意圖(一)；

圖3是本發明實施例在極限調整狀態下的結構布置示意圖(二)。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明，但是本發明可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。

如圖1和圖3所示，本實施例提供的一種透射掃描式光學成像系統，它主要由激光發射器a、激光探測器b、紅外探測器c、光分束器d、激光成像鏡e、紅外成像鏡f、掃描物鏡g、擺動反射鏡h、固定反射鏡k、中繼透射鏡m和折轉反射鏡n等構成；其中，選用整個系統的縱向平面圖作為各個組成部件結構關系的基準圖，掃描物鏡g設置于擺動反射鏡h的反射出光側(即：擺動反射鏡h的前方側)并隨擺動反射鏡h作同步擺動(兩者同步擺動的實現可以根據實際情況進行驅動機構的選擇)，且掃描物鏡g的延長線與擺動反射鏡h的延長線相交(可以理解為兩者之間的關系是：在正常工位下，掃描物鏡g是沿豎直方向進行放置的，而擺動反射鏡h則是由前上方向后下方進行傾斜放置的)；固定反射鏡k設置于擺動反射鏡h的反射入光側(即：擺動反射鏡h的正下方，且在正常工位下，固定反射鏡k與擺動反射鏡h均為傾斜設置且相互平行)，且在固定反射鏡k的中心處開設有中心通孔p；中繼透射鏡m設置于固定反射鏡k的反射入光側(即：固定反射鏡k的后方側)，且中繼透射鏡m的延長線與固定反射鏡k的延長線相交；折轉反射鏡n則設置于固定透射鏡k的透光側(即：固定透射鏡k的正下方)并與固定反射鏡k平行分布；由此，可使得激光發射器a發出的高斯激光經過折轉反射鏡n的反射后經由中心通孔p入射到擺動反射鏡h的轉動中心處，而擺動反射鏡h則將入射的激光進行反射后使激光能夠沿垂直于掃描物鏡g的方向經由掃描物鏡g向外透射而出；同時，由掃描物鏡g所接收的紅外能量和激光能量則經擺動反射鏡h和固定反射鏡k的順序反射后通過中繼透射鏡m透射到光分束器d上，光分束器d再通過激光成像鏡e將反射的激光能量成像在激光探測器b上、通過紅外成像鏡f將透射的紅外能量成像在紅外探測器c上。

基于系統的結構形式以及部件的功能，本實施例的光學成像系統可實現以下技術效果：1、利用掃描物鏡g和擺動反射鏡h的同步擺動關系，可有效擴展系統的視場范圍；2、利用激光發射器a所發出的激光可穿透大面積干擾煙霧，以達到照射目標的目的，進而保證目標的強度像和距離像的獲取效果，避免目標丟失；3、通過設置的中心通孔p實現整個系統的激光發射與激光及紅外接收的同光軸共口徑的復合形式，在保證激光及紅外的復合成像的成像質量的基礎上，使得激光成像與紅外成像所作用的目標具有高度的一致性，從而有效地降低了丟失目標的概率。

基于各個組成部件之間的布置關系，為保證整個系統的性能，本實施例的擺動反射鏡h以其本身中心點為轉動軸(即樞軸中心)所作的擺動角度范圍為±15°(即：與正常工位時的角度偏差控制在15度內)，從而可使得整個系統的掃描角度控制在30度內，而掃描物鏡g則以擺動反射鏡h的中心點為轉動軸隨擺動反射鏡h作同步擺動；另外，為完善整個系統的結構，可在掃描物鏡g的前方側罩設弧面結構的防護整流罩r。

為保證成像的質量，尤其是保持目標成像的一致性，本實施例的激光探測器b的像元中心距優選為200微米、像元數優選為32x32、波段優選為1.064微米，相應地，紅外探測器c的像元中心距優選為30微米、像元數優選為320x256、波段優選為3-5微米。

由于掃描物鏡g相當于整個系統的望遠物鏡，其成像質量直接決定了整個系統的分辨能力，因此，在最小重量、體積和可用材料的限制下，其色差和熱差的合理平衡會成為系統像差校正的關鍵；同時，基于整個系統存在激光波段和紅外波段兩個雙波段的要求。作為一個優選方案，本實施例的掃描物鏡g可主要由相互間呈平行分布的帶有衍射面的硒化鋅雙凸透鏡和帶有衍射面的氟化鈣雙凸透鏡構成。以此，硒化鋅雙凸透鏡通過使用衍射面型，可使其具有負的色散系數，且通過與氟化鈣雙凸透鏡的搭配不但可以消除色差和熱差，也可以相互分擔光焦度、減小透鏡的曲率從而降低單色像差。

由掃描物鏡g所接收的紅外能量和激光能量經擺動反射鏡h和固定透射鏡k的折轉作用后通過中繼透射鏡m到達光分束器d，再通過相應的成像鏡成像在相應的探測器上，由于光分束器d要在高效分束的同時完成激光光路的折轉(如90度)，故本實施例的光分束器d主要由一光入射面鍍有分光膜的鍺材質平板透鏡構成；由于平板透鏡在非平行光路中具有除場曲之外的所有像差，尤其是像散難以由常規透鏡進行補償，因此，本實施例的中繼透射鏡m由兩片平行分布的硫化鋅凸凹透鏡構成，利用中繼透射鏡m的結構形式以及選材，可為平板透鏡構件平行或近似平行的光路，同時由于中繼透射鏡m距離像面的距離較近，故也可起到很好的平場曲、控畸變的作用；相應地，為最大限度地優化，目標成像的質量，本實施例的激光成像鏡e由若干片平行分布且均有K9玻璃制成的透鏡構成，而紅外成像鏡f則由若干片平行分布紅外晶體透鏡構成。作為優選方案，本實施例的紅外晶體透鏡優選硅透鏡和/或鍺透鏡。

由于激光發射與激光及紅外接收采用同光軸、共口徑的復合結構形式，發射的激光會不可避免地占用部分接收口徑，從而造成接收光能的損失；為最大限度地降低能量損失，同時保證接收成像部分與激光發射部分在系統掃描的過程中能夠時刻保持同光軸、共口徑，本實施例的中心通孔p的直徑優選為7mm，而固定反射鏡k的直徑則優選為56mm。

為保證激光發射器a所發出的高斯激光在經過一定工作距離后，激光的照射能量依然能夠覆蓋目標且不至于過分發散而造成不必要的能量損失，在激光發射器a與折轉反射鏡n之間還設置有一準直透鏡s，準直透鏡s優先采用一焦距為80±2mm(基于上述的各個部件的結構以及材料，經實際檢測，焦距的最優值為82mm)且由BK7玻璃制成的負透鏡。作為一個優選方案，本實施例的負透鏡可根據具體情況采用雙凹透鏡或平凹透鏡。

以上所述僅為本發明的優選實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。