CN103645554A

CN103645554A - 折反式红外成像系统

Info

Publication number: CN103645554A
Application number: CN201310517062.5A
Authority: CN
Inventors: 黄剑波; 王健; 郑黎明; 赵建; 孙强
Original assignee: Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Current assignee: Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority date: 2013-10-28
Filing date: 2013-10-28
Publication date: 2014-03-19

Abstract

一种折反式红外成像系统，属于光学技术领域。解决了现有折反式红外成像系统体积大、质量大、占用空间大，不适用于目标跟踪的技术问题。本发明的红外成像系统包括主反射镜、次反射镜、次镜支架、透镜和探测器；所述次反射镜固定于次镜支架的上端，所述次镜支架的下端固定在主反射镜的边缘上，所述透镜固定在主反射镜的中心通孔内，所述探测器固定在主反射镜的背面，所述次反射镜和透镜同轴；主反射镜的反射面将入射光线反射到次反射镜的反射面上，次反射镜将来自主反射镜的光线反射入透镜中，透镜将来自次反射镜的光线汇聚到探测器的成像面上。本发明的红外成像系统能在满足必要的强度和刚度的前提条件下，充分减小系统的体积和质量。

Description

折反式红外成像系统

技术领域

本发明涉及一种折反式红外成像系统，属于光学技术领域。

背景技术

现有技术中，红外成像系统多采用透射式结构，即通过多个透镜来实现红外成像功能，透射式结构成像系统的长度取决于第一片透镜与探测器之间的距离，因此，透射式结构成像系统会导致系统体积和质量都较大，所占用的空间也较大，不能满足目标跟踪的红外成像系统的使用需求。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中折反式红外成像系统体积大、质量大、占用空间大，不适用于目标跟踪的技术问题，提供一种折反式红外成像系统。

本发明的折反式红外成像系统包括主反射镜、次反射镜、次镜支架、透镜和探测器，所述次反射镜固定于次镜支架的上端，所述次镜支架的下端固定于主反射镜的边缘上，所述透镜固定于主反射镜的中心通孔内，所述探测器固定于主反射镜的背面，所述次反射镜和透镜同轴；主反射镜的反射面将入射光反射到次反射镜的反射面上，次反射镜将来自主反射镜的光线反射入透镜中，透镜将来自次反射镜的光线汇聚到探测器的成像面上。

进一步的，所述次镜支架为三翼板框架结构，次镜支架的上端设有小圆柱环，下端设有大圆柱环，中间为三翼板。

进一步的，所述大圆柱环底部设有突出的圆环台，次镜支架通过圆环台固定到主反射镜的边缘上。

进一步的，所述小圆柱环和大圆柱环同轴。

进一步的，所述次反射镜与小圆柱环配合且同轴，所述主反射镜与大圆柱环配合且同轴。

进一步的，所述主反射镜的背部设有凸台，用于将探测器固定在主反射镜上。

进一步的，所述主反射镜的圆周方向设有凸台，用于将次镜支架固定到主反射镜的边缘上。

本发明的有益效果：

本发明的折反式红外成像系统能在满足必要的强度和刚度的前提条件下，充分减小系统的体积和质量，具有轻量化、紧凑化的特点，能适用于对体积和质量具有严格的限制并且要求结构具备良好的力学性能的使用工况。

附图说明

图1为本发明的折反式红外成像系统的剖面示意图；

图2为本发明的折反式红外成像系统的三维示意图；

图3为本发明的折反式红外成像系统的次镜支架的三维示意图；

图4为本发明的折反式红外成像系统的主反射镜的剖面示意图；

图5为本发明的折反式红外成像系统的主反射镜背面的三维示意图；

图中，1-主反射镜，2-次反射镜，3-次镜支架，4-次镜固定螺钉，5-透镜，6-透镜压圈，7-次镜支架固定螺钉，8-探测器，9-探测器固定螺钉，11-入射光线，12-第一反射光线，13-第二反射光线，14-汇聚光线。

具体实施方式

下面结合附图1-5对本发明作进一步详细说明。

本发明的折反式红外成像系统包括主反射镜1、次反射镜2、次镜支架3、透镜5和探测器8。次反射镜2固定到次镜支架3的上端，次镜支架3的下端固定到主反射镜1的边缘上，透镜5固定到主反射镜1的中心通孔内，探测器8固定在主反射镜1的背面，次反射镜2与次镜支架3的上端圆柱配合，主反射镜1与次镜支架3的下端圆柱配合，实现主反射镜1、次反射镜2和透镜5三者同轴；入射光线11入射到主反射镜1的反射面上发生第一次反射，变换为第一反射光线12，随后，第一反射光线12投射到次反射镜2的反射面上发生第二次反射，变换为第二反射光线13，最后，第二反射光线13投射到透镜5上，透镜 5将第二反射光线13变换为汇聚光线14后，汇聚到探测器8的成像面上。

本发明的次镜支架3用于支撑次反射镜2，形状没有限制，只要满足光学要求、刚度和强度应用条件即可，本实施方式采用一体化三翼板框架结构的次镜支架2，该次镜支架2的上端有小圆柱环，下端有大圆柱环，中部为三翼板，小圆柱环和大圆柱环同轴；主反射镜1与次镜支架3的大圆柱环以圆柱配合且同轴，次反射镜2与次镜支架3的小圆柱环以圆柱配合且同轴，最终实现主反射镜1与次反射镜2之间同轴；在次镜支架3的小圆柱环的安装面的背面设有均布的三个沉头螺钉孔，用以与次镜固定螺钉4配合固定次反射镜2，在次镜支架3的大圆柱环的底部设有六个突出的圆环台，圆环台壁上加工有沉头螺钉孔，次镜支架固定螺钉7的锥面与该沉头螺钉孔的锥面配合，用以将次镜支架3固定在主反射镜1的边缘上，从而保证了主反射镜1与次反射镜2之间在光轴方向上的距离。在加工次镜支架3时，首先在车床上一次性完成小圆环和大圆环的车削工序，然后用线切割的方式加工出三翼板结构，这样既保证了大圆环和小圆环之间的同轴度，又同时保证次镜支架3的切削变形尽量减小。

本实施方式的主反射镜1的中部设有中心通孔，该中心通孔的上端设有螺纹，用来与透镜压圈6配合旋紧，从而固定透镜5；主反射镜1的背部有四个凸台，每个凸台上都设有螺纹孔，螺纹孔与探测器固定螺钉9配合，用来将探测器8固定到主反射镜1的背面上；主反射镜1的圆周方向设有六个凸台，每个凸台上设有螺纹孔，用来与次镜支架3的大圆柱环的六个圆环台配合，固定次镜支架3。主反射镜1的背面有将冗余质量去除的减重特征。因此，主反射镜1除具有光线反射功能之外还同时作为透镜座、探测器8固定座以及次镜支架3的安装座，主反射镜1的功能一体化设计使得整体结构更为紧凑、整体质量更小。在加工主反射镜1时，先在数控加工中心上加工出主反射镜1的全部特征，但给反射镜面留出超精密加工的加工余量，最好用金刚石车床对主反射镜1的精密进行加工。

本实施方式中，主反射镜1、次反射镜2和次镜支架3的材料均采用硬铝2A12。

结合图1和图2说明折反式红外成像系统的装配过程，第一步，先用次镜固定螺钉4将次反射镜2与次镜支架3进行固定联接；第二步，用透镜压圈6将透镜5与主反射镜1压紧固定；第三步，用次镜支架固定螺钉7将主反射镜1与次镜支架3进行固定联接；第四步，用探测器固定螺钉9将探测器8与主反射镜1进行固定联接。

Claims

1.折反式红外成像系统，其特征在于，包括主反射镜(1)、次反射镜(2)、次镜支架(3)、透镜(5)和探测器(8)；

所述次反射镜(2)固定于次镜支架(3)的上端，所述次镜支架(3)的下端固定于主反射镜(1)的边缘上，所述透镜(5)固定于主反射镜(1)的中心通孔内，所述探测器(8)固定于主反射镜(1)的背面，所述次反射镜(2)和透镜(5)同轴；

主反射镜(1)的反射面将入射光反射到次反射镜(2)的反射面上，次反射镜(2)将来自主反射镜(1)的光线反射入透镜(5)中，透镜(5)将来自次反射镜(2)的光线汇聚到探测器(8)的成像面上。

2.根据权利要求1所述的折反式红外成像系统，其特征在于，所述次镜支架(3)为三翼板框架结构，次镜支架(3)的上端设有小圆柱环，下端设有大圆柱环，中间为三翼板。

3.根据权利要求2所述的折反式红外成像系统，其特征在于，所述大圆柱环底部设有突出的圆环台，次镜支架(3)通过圆环台固定到主反射镜(1)的边缘上。

4.根据权利要求2所述的折反式红外成像系统，其特征在于，所述小圆柱环和大圆柱环同轴。

5.根据权利要求4所述的折反式红外成像系统，其特征在于，所述次反射镜(2)与小圆柱环配合且与小圆柱环同轴，所述主反射镜(1)与大圆柱环配合且同轴。

6.根据权利要求1所述的折反式红外成像系统，其特征在于，所述主反射镜(1)的背部设有凸台，用于将探测器(8)固定于主反射镜(1)上。

7.根据权利要求1所述的折反式红外成像系统，其特征在于，所述主反射镜(1)的圆周方向设有凸台，用于将次镜支架(3)固定到主反射镜(1)的边缘上。