一种用于高能激光发射的插拔式变焦跟瞄系统的制作方法

1.本发明涉及高能激光发射与跟瞄技术领域，尤其涉及具备远距离高精度跟瞄能力的高精度发射探测技术，具体地说，是一种用于高能激光发射的插拔式变焦跟瞄系统。

背景技术：

2.近年来光纤激光器出光功率和光束质量的不断提高，推动了激光武器系统高速发展，为了提高武器系统的远距离打击效果，系统一方面要尽量减小光斑尺寸，达到更高的能量密度；另一方面要提高系统的瞄准精度，使激光在同一位置进行能量积累，加速毁伤过程。因此，高能激光系统均采用大口径反射式系统方案，减小毁伤光斑尺寸，采用长焦跟瞄系统提高系统探测分辨率，从而提高系统的瞄准精度，这样就造成了系统跟瞄视场过小，对近距离高速目标搜索时视场不足，跟瞄时目标占图像面积过大，且跟瞄系统容易丢失目标。

技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种用于高能激光发射的插拔式变焦跟瞄系统，用于解决现有技术中为了兼顾能量密度和瞄准精度导致系统跟瞄视场过小、对近距离高速目标搜索时视场不足，跟瞄时目标占图像面积过大，且跟瞄系统容易丢失目标的问题。
4.本发明通过下述技术方案解决上述问题：
5.一种用于高能激光发射的插拔式变焦跟瞄系统，包括前组和后组，前组由主镜和次镜组成离轴反射式望远结构，形成发射与成像共口径光路，通过次镜相对主镜运动实现激光发射与可见光探测成像同时调焦；通过分光镜进行波段选通，实现经激光反射镜反射的高能激光与成像光路的耦合；后组为透射式探测镜头，用于对远距离目标成像，探测镜头包括变焦镜组，变焦镜组由电机带动实现变焦镜组的插拔功能，变焦镜组未插入时，系统为长焦模式；变焦镜组插入时，系统为短焦模式。
6.本发明克服了现有高能激光发射跟瞄系统的不足，系统探测镜头采用折反式设计，透射部分采用插拔式变焦设计，可以通过变焦实现大视场与小视场两种工作模式的切换，大视场模式用于远距离目标跟瞄，跟瞄分辨率2.5μrad，小视场模式用于近距离目标跟瞄，跟瞄视场4mrad，系统工作距离可扩大至0.2km-6km范围，增加了系统对目标的探测概率，提高了系统对近距离目标的跟瞄性能，并且系统光阑随变焦镜头切换，保证系统入瞳位置和f数保持不变，保证了变焦前后头像亮度的一致性。
7.所述分光镜通过镀膜实现波段选通，其中：分光镜的前表面镀分光膜实现激光在该表面反射，可见光在该表面透射；分光镜的后表面镀全波段透射膜。
8.本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
9.(1)本发明通过长短焦切换，实现视场大小的切换，使系统在长焦模式可以对远距离目标进行高精度跟瞄，在短焦模式能够对近距离高速目标进行高效搜索和稳定跟瞄，扩大了系统的工作距离范围，提高了跟瞄的稳定性。
10.(2)本发明针对现有高能激光发射跟瞄系统存在的问题，提高了系统工作距离的
兼容性，通过增加插拔式变焦功能，使探测系统可以在大、小视场两种模式切换，针对目标距离切换跟瞄视场，实现对远距离低速目标的高精度跟瞄和对近距离高速目标的大视场稳定跟瞄。
附图说明
11.图1为本发明的整体结构示意图；
12.图2为本发明的长焦模式整体光学结构剖视图；
13.图3为本发明的短焦模式整体光学结构剖视图；
14.图4为本发明的长焦模式像差曲线图；
15.图5为本发明的短焦模式像差曲线图；
16.其中，1-主镜；2-次镜；3-分光镜；4-激光反射镜；5-探测镜头；51-变焦镜组；a-长焦模式；b-短焦模式。
具体实施方式
17.下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
18.实施例：
19.结合附图1所示，一种用于高能激光发射的插拔式变焦跟瞄系统，系统由以下部分组成：主镜1、次镜2、分光镜3、激光反射4镜和探测镜头5，各部分功能如下：
20.主镜1和次镜2组成卡式离轴反射系统，该部分为1080nm波段激光与480nm～650nm可见光波段共光路部分，通过次镜2相对主镜1运动完成激光发射和可见光探测的调焦，并实现激高能激光扩束发射和可见光接收功能；
21.分光镜3通过镀膜实现波段选通，分光镜3的前表面(靠近次镜2的表面)镀分光膜，其中1080nm波段激光在该表面反射，480nm～650nm波段可见光在该表面透射，分光镜3的后表面(靠近探测镜头5的表面)镀全波段透射膜；
22.激光反射镜4用于反射高能激光，使激光与系统对接。
23.探测镜头5为可见光成像系统，与主镜1、次镜2组成的望远系统对接组成精跟踪光路，探测镜头5采用透射式设计，通过电机带动变焦镜组51运动，实现插拔式变焦功能，当电机带动变焦镜组51运动离开光路时，探测镜头5为长焦模式(如图1中a所示)，当电机带动变焦镜组51插入光路时，探测镜头5为短焦模式(如图1中b所示)。
24.如图2和图3所示，长焦模式与短焦模式通过变焦镜组51的插拔进行切换，当变焦镜组51不插入时，系统为长焦模式，系统焦距为6m，视场为0.2
°
，像元分辨率为2.5μrad，适用于远距离低速目标的高精度跟瞄；当变焦镜组51插入时，系统切换为短焦模式，系统焦距为1.5m，视场为0.8
°
，像元分辨率为10μrad，适用于近距离高速运动目标的捕获与稳定跟瞄。
25.本发明长焦模式像差曲线如图4所示，短焦模式像差如图5所示，其中，图4中：
26.l1为衍射极限；
27.l2为0.0000(度)mtf曲线；
28.l5为0.2500(度)-子午mtf曲线；l3为0.2500(度)-弧矢mtf曲线；
29.l6为0.3600(度)-子午mtf曲线；l4为0.3600(度)-弧矢mtf曲线；
30.图5中：
31.l1’为衍射极限；
32.l2’为0.0000(度)mtf曲线；
33.l5’为1.0000(度)-子午mtf曲线；l3’为1.0000(度)-弧矢mtf曲线；
34.l6’为1.4100(度)-子午mtf曲线；l4’为1.4100(度)-弧矢mtf曲线；
35.从图4和图5可以看出，长、短焦模式0度视场传函曲线l2和l2’在34周期/mm处otf模值高于0.4，满足清晰成像条件。
36.本发明目的是克服了现有高能激光发射跟瞄系统的不足，提供了一种用于高能激光发射与探测共口径的系统，系统探测镜头采用折反式设计，透射部分采用插拔式变焦设计，可以通过变焦实现大视场与小视场两种工作模式的切换，大视场模式用于远距离目标跟瞄，跟瞄分辨率2.5μrad，小视场模式用于近距离目标跟瞄，跟瞄视场4mrad，系统工作距离可扩大至0.2km-6km范围，增加了系统对目标的探测概率，提高了系统对近距离目标的跟瞄性能，并且系统光阑随变焦镜头切换，保证系统入瞳位置和f数保持不变，保证了变焦前后头像亮度的一致性。
37.尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本技术公开的原则范围和精神之内。

技术特征：

1.一种用于高能激光发射的插拔式变焦跟瞄系统，其特征在于，包括前组和后组，前组由主镜和次镜组成离轴反射式望远结构，形成发射与成像共口径光路，通过次镜相对主镜运动实现激光发射与可见光探测成像同时调焦；通过分光镜进行波段选通，实现经激光反射镜反射的高能激光与成像光路的耦合；后组为透射式探测镜头，用于对远距离目标成像，探测镜头包括变焦镜组，变焦镜组由电机带动实现变焦镜组的插拔功能，变焦镜组未插入时，系统为长焦模式；变焦镜组插入时，系统为短焦模式。2.根据权利要求1所述的一种用于高能激光发射的插拔式变焦跟瞄系统，其特征在于，所述分光镜通过镀膜实现波段选通，其中：分光镜的前表面镀分光膜实现激光在该表面反射，可见光在该表面透射；分光镜的后表面镀全波段透射膜。

技术总结

本发明公开了一种用于高能激光发射的插拔式变焦跟瞄系统，包括前组和后组，前组由主镜和次镜组成离轴反射式望远结构，形成发射与成像共口径光路，次镜相对主镜运动实现激光发射与可见光探测成像同时调焦；通过分光镜进行波段选通，实现经激光反射镜反射的高能激光与成像光路的耦合；后组为透射式探测镜头，探测镜头包括变焦镜组，变焦镜组未插入时，系统为长焦模式；变焦镜组插入时，系统为短焦模式。本发明通过长短焦切换，实现视场大小的切换，使系统在长焦模式可以对远距离目标进行高精度跟瞄，在短焦模式能够对近距离高速目标进行高效搜索和稳定跟瞄，扩大了系统的工作距离范围，提高了跟瞄的稳定性。提高了跟瞄的稳定性。提高了跟瞄的稳定性。