一种基于LC-SLM的变焦稳像光学系统

本发明涉及光电探测，特别是涉及一种基于lc-slm的变焦稳像光学系统。

背景技术：

1、光学变焦系统是一种焦距可连续变化，像面位置保持不变且在变焦过程中保持成像质量良好的光学系统。相较于传统的定焦光学系统，变焦系统可以在其焦距许可范围内进行连续任意的调整，从而实现对不同距离的物体成像。变焦光学系统可在不改变光学系统位置的情况下对运动目标进行连续的探测，并且放大倍率可变，有效的提高了光学系统的探测效率，满足了其在军事勘察、航天探测等领域应用需求，具有广阔的发展前景。

2、传统的变焦系统是采用沿光轴方向的透镜组之间的伸缩来进行变焦的，即纵向变焦方式。这种方式是通过机械结构调节多个光学元件之间的纵向间隔，改变整个光学系统的放大倍数，进而实现变焦功能。但纵向变焦系统存在体积大、成本高、变焦速度慢等缺点，限制了光学系统的灵活性。

3、现有的变焦稳像一体化系统多采用变形镜校正入射波前的方式来进行光场调控，但这种方式需要大量的驱动器进行快速的调节，难以保证变焦的精度及稳定性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于lc-slm的变焦稳像光学系统，目的在完成对飞行目标的探测及识别要求，该系统不通过改变光学元件的轴向移动距离，而采用液晶空间光调制器对入射光场进行调控来实现元件不动型系统的变焦和稳像功能。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种基于lc-slm的变焦稳像光学系统，包括沿第一光轴分布的第一透镜组和第一lc-slm以及沿第二光轴分布的第二lc-slm、第二透镜组以及成像装置，所述第一光轴平行于所述第二光轴；

4、其中，

5、运动目标能够沿所述第一光轴发出出射光线至所述第一lc-slm，经所述第一lc-slm反射至所述第二lc-slm后，沿所述第二光轴入射至所述成像装置；

6、通过控制所述第一lc-slm和所述第二lc-slm分别加载不同焦距的相位分布，以实现变焦；

7、通过控制所述出射光线与所述第一光轴之间形成夹角，以改变所述第一lc-slm和所述第二lc-slm加载的相位，且通过控制所述第一lc-slm和所述第二lc-slm加载的相位分布，以实现稳像。

8、可选的，所述第一透镜组包括若干透镜，用于将所述运动目标的所述出射光线进行准直和聚焦，并将所述准直和聚焦后的光线入射至所述第一lc-slm的目标区域，其中，所述第一光轴穿过所述第一透镜组若干透镜的中心。

9、可选的，通过控制所述第一lc-slm和所述第二lc-slm分别加载不同焦距的相位分布的方法为：

10、

11、其中，f1表示加载到第一lc-slm上的透镜焦距，f2表示加载到第二lc-slm上的透镜焦距，x,y表示lc-slm的靶面上距离靶面中心点的坐标，λ为入射波长，表示调制后的光场相位。

12、可选的，所述第二透镜组包括若干透镜，用于将所述第二lc-slm的出射光线进行准直和聚焦，并将所述准直和聚焦后的光线入射至所述成像装置，其中所述第二光轴穿过所述第二透镜组若干透镜的中心。

13、可选的，所述系统还包括光电转台，沿所述第一光轴分布的所述第一透镜组和所述第一lc-slm以及沿所述第二光轴分布的所述第二lc-slm、所述第二透镜组以及所述成像装置均固定在所述光电转台。

14、可选的，所述成像装置用于将所述运动目标成像到像面上，将光信号转换成电信号再输出目标图片并将所述目标图片传送至计算机进行目标识别与跟踪处理。

15、本发明的有益效果为：本发明提出了一种基于lc-slm的变焦稳像光学系统，采用lc-slm形成相位可变的透镜，实现变焦稳像一体化，具有快速变焦、无噪声等优点。

技术特征：

1.一种基于lc-slm的变焦稳像光学系统，其特征在于，包括沿第一光轴分布的第一透镜组和第一lc-slm以及沿第二光轴分布的第二lc-slm、第二透镜组以及成像装置，所述第一光轴平行于所述第二光轴；

2.根据权利要求1所述的基于lc-slm的变焦稳像光学系统，其特征在于，所述第一透镜组包括若干透镜，用于将所述运动目标的所述出射光线进行准直和聚焦，并将所述准直和聚焦后的光线入射至所述第一lc-slm的目标区域，其中，所述第一光轴穿过所述第一透镜组若干透镜的中心。

3.根据权利要求1所述的基于lc-slm的变焦稳像光学系统，其特征在于，通过控制所述第一lc-slm和所述第二lc-slm分别加载不同焦距的相位分布的方法为：

4.根据权利要求1所述的基于lc-slm的变焦稳像光学系统，其特征在于，所述第二透镜组包括若干透镜，用于将所述第二lc-slm的出射光线进行准直和聚焦，并将所述准直和聚焦后的光线入射至所述成像装置，其中所述第二光轴穿过所述第二透镜组若干透镜的中心。

5.根据权利要求1所述的基于lc-slm的变焦稳像光学系统，其特征在于，所述系统还包括光电转台，沿所述第一光轴分布的所述第一透镜组和所述第一lc-slm以及沿所述第二光轴分布的所述第二lc-slm、所述第二透镜组以及所述成像装置均固定在所述光电转台。

6.根据权利要求1所述的基于lc-slm的变焦稳像光学系统，其特征在于，所述成像装置用于将所述运动目标成像到像面上，将光信号转换成电信号再输出目标图片，并将所述目标图片传送至计算机进行目标识别与跟踪处理。

技术总结本发明涉及一种基于LC‑SLM的变焦稳像光学系统，包括沿第一光轴分布的第一透镜组和第一LC‑SLM以及沿第二光轴分布的第二LC‑SLM、第二透镜组以及成像装置，第一光轴平行于第二光轴；其中，运动目标能够沿第一光轴发出出射光线至第一LC‑SLM，经第一LC‑SLM反射至第二LC‑SLM后，沿第二光轴入射至成像装置；通过控制第一LC‑SLM和第二LC‑SLM分别加载不同相位分布，以实现变焦和实现稳像。本发明采用LC‑SLM形成相位可变的透镜，实现变焦稳像一体化，具有快速变焦、无噪声等优点。技术研发人员：郝群,刘林,程阳,曹杰,邢浩月受保护的技术使用者：北京理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/5