像移补偿光学系统和航空遥感系统的制作方法

本发明涉及光学，尤其涉及像移补偿光学系统和航空遥感系统。

背景技术：

1、红外航空遥感系统的大视场成像可以提高系统的工作效率、降低作业的成本，满足诸如军事侦察、海洋搜救等特殊场合信息快速获取的要求。国内现有的热红外航遥设备均采用单元或线列探测器实现遥感成像，受探测器规模限制，为保证地面景物的无遗漏成像，系统沿翼展方向的光机扫描速度较快，探测器的像元驻留时间较短，从而导致空间分辨率受信噪比的限制而无法实现较大幅度的提升。红外热像仪的面阵探测器采用逐行循环曝光方式，其单帧积分时间30ms左右，相比于光子探测器几十到几百微秒的积分时间而言，热像仪完成对一帧景物成像的时间远大于制冷型探测器。然而飞机前向飞行和翼展方向的扫描会使遥感相机在成像积分时产生地面景物与探测器之间的相对运动，由于热像仪的长积分时间，导致图像在两个方向上出现严重的像移拖尾现象，该现象会造成目标轮廓模糊，可分辨细节降低，图像分辨率明显下降等问题。

2、像移补偿技术是遥感系统用来消除图像成像时目标与探测器发生相对运动造成的像移模糊，并提高或还原图像分辨率的关键技术。目前常见的像移补偿技术包括：机械式像移补偿、电子式像移补偿、光学式像移补偿和图像后期处理等多种方法。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提出一种像移补偿光学系统和航空遥感系统，旨在提供一种小体积重量轻、大视场、低成本的光学式像移补偿系统。

2、为实现上述目的，本发明提出的一种像移补偿光学系统，其中所述像移补偿光学系统包括镜筒和设于所述镜筒内的多个透镜，所述多个透镜之间形成光轴，所述像移补偿光学系统包括光阑、以及从物方到像方依次布设的望远系统、扫描振镜、后组系统和非制冷型红外探测器，所述望远系统包括自物方到像方的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；

3、其中，所述望远系统设置为折射式二次成像结构，所述后组系统设置为一次成像结构，所述光阑的位置位于所述第一透镜处，所述望远系统的出瞳位置位于所述扫描振镜处，所述扫描振镜位于所述后组系统的入瞳处，所述非制冷型红外探测器处于所述像移补偿光学系统的二次像面的位置处。

4、可选地，所述第一透镜为光焦度为正的弯月型非球面透镜，所述第二透镜为光焦度为负的弯月型非球面透镜，所述第三透镜为光焦度为负的双凸型非球面透镜，所述第四透镜为光焦度为负的弯月型非球面透镜。

5、可选地，所述第一透镜和所述第三透镜均为锗透镜；

6、所述第二透镜和所述第四透镜均为硫系透镜。

7、可选地，所述后组系统包括自物方到像方的第五透镜、第六透镜和第七透镜；

8、其中，所述第五透镜为光焦度为负的弯月型非球面透镜，所述第六透镜为光焦度为正的弯月型非球面透镜，所述第七透镜为光焦度为负的弯月型非球面透镜。

9、可选地，所述第五透镜和所述第七透镜均为锗透镜；

10、所述第六透镜为硫系透镜。

11、可选地，所述镜筒的材质包铝。

12、可选地，所述非制冷型红外探测器设置为长波1280*1024@12μm非制冷型红外探测器。

13、可选地，所述像移补偿光学系统还包括视场光阑，所述视场光阑处于所述像移补偿光学系统的一次像面位置处。

14、可选地，所述镜筒的内壁设置有消光螺纹；和/或，

15、所述镜筒包括隔圈，所述隔圈的内壁设置有多个台阶面各所述台阶面沿所述镜筒的周向延伸。

16、本发明还提供一种航空遥感系统，所述航空遥感系统包括像移补偿光学系统，所述像移补偿光学系统包括镜筒和设于所述镜筒内的多个透镜，所述多个透镜之间形成光轴，所述像移补偿光学系统包括光阑、以及从物方到像方依次布设的望远系统、扫描振镜、后组系统和非制冷型红外探测器，所述望远系统包括自物方到像方的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；

17、其中，所述望远系统设置为折射式二次成像结构，所述后组系统设置为一次成像结构，所述光阑的位置位于所述第一透镜处，所述望远系统的出瞳位置位于所述扫描振镜处，所述扫描振镜位于所述后组系统的入瞳处，所述非制冷型红外探测器处于所述像移补偿光学系统的二次像面的位置处。

18、本发明提供的技术方案中，所述望远系统设置为折射式，使得整个光学系统能够实现大视角，避免反射式视场较小，不能满足大视场的系统要求。所述望远系统通过望远系统的一次成像，所述扫描振镜反射，经所述后组系统二次成像，形成二次成像结构，不仅结构紧凑，并且所述后组系统用于校正所述望远系统在长波红外波段的残余像差。同时为了减小所述第一透镜口径尺寸，将所述光阑位置放置在所述第一透镜上，同时为了实现所述后组系统的小型化设计，所述望远系统的出瞳与后组系统的入瞳相匹配，所述望远系统的出瞳位置位于所述扫描振镜处，所述扫描振镜位于所述后组系统的入瞳处，并且为所述扫描振镜留有足够的空间尺寸。所述非制冷型红外探测器处于所述像移补偿光学系统的二次像面的位置处，并且所述非制冷型红外探测器相较于制冷型红外探测器，整体尺寸和重量也有了进一步缩小，加之所述非制冷型探测器在满足探测率要求的前提下，热探测器像元尺寸也有所下降，在相同空间分辨率条件下，在成本上远远低于制冷型探测器，使得所述光学式像移补偿系统能够尽可能的降低成本，以提供一种小体积重量轻、大视场、低成本的光学式像移补偿系统。

技术特征：

1.一种像移补偿光学系统，其特征在于，包括镜筒和设于所述镜筒内的多个透镜，所述多个透镜之间形成光轴，所述像移补偿光学系统包括光阑、以及从物方到像方依次布设的望远系统、扫描振镜、后组系统和非制冷型红外探测器，所述望远系统包括自物方到像方的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；

2.如权利要求1所述的像移补偿光学系统，其特征在于，所述第一透镜为光焦度为正的弯月型非球面透镜，所述第二透镜为光焦度为负的弯月型非球面透镜，所述第三透镜为光焦度为负的双凸型非球面透镜，所述第四透镜为光焦度为负的弯月型非球面透镜。

3.如权利要求2所述的像移补偿光学系统，其特征在于，所述第一透镜和所述第三透镜均为锗透镜；

4.如权利要求1所述的像移补偿光学系统，其特征在于，所述后组系统包括自物方到像方的第五透镜、第六透镜和第七透镜；

5.如权利要求4所述的像移补偿光学系统，其特征在于，所述第五透镜和所述第七透镜均为锗透镜；

6.如权利要求1所述的像移补偿光学系统，其特征在于，所述镜筒的材质包铝。

7.如权利要求1所述的像移补偿光学系统，其特征在于，所述非制冷型红外探测器设置为长波1280*1024@12μm非制冷型红外探测器。

8.如权利要求1所述的像移补偿光学系统，其特征在于，所述像移补偿光学系统还包括视场光阑，所述视场光阑处于所述像移补偿光学系统的一次像面位置处。

9.如权利要求1所述的像移补偿光学系统，其特征在于，所述镜筒的内壁设置有消光螺纹；和/或，

10.一种航空遥感系统，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的像移补偿光学系统。

技术总结
本发明公开一种像移补偿光学系统和航空遥感系统。像移补偿光学系统包括镜筒和设于镜筒内的多个透镜，多个透镜之间形成光轴，像移补偿光学系统包括从物方到像方依次布设的光阑、望远系统、扫描振镜、后组系统和非制冷型红外探测器，望远系统包括自物方到像方的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜；其中，望远系统设置为折射式二次成像结构，后组系统设置为一次成像结构，光阑的位置位于第一透镜处，望远系统的出瞳位置位于扫描振镜处，扫描振镜位于后组系统的入瞳处，非制冷型红外探测器处于像移补偿光学系统的二次像面的位置处，以提供一种小体积重量轻、大视场、低成本的光学式像移补偿系统。

技术研发人员：王美钦,蔡宾,潘海俊,邹爽,张红
受保护的技术使用者：武汉联一合立技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14