[發(fā)明專利]一種基于制冷型紅外系統(tǒng)的外視場拼接裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410850217.1
• 申請日: 2014-12-30
• 公開（公告）號: CN104570338A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 段晶;蘇秀琴;單秋莎;鄭志奇;許凡;馬烽
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所
• 主分類號: G02B26/12
• 分類號: G02B26/12;G01J3/06
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 倪金榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于靶場光電測量技術(shù)領(lǐng)域，涉及實現(xiàn)在大視場覆蓋范圍內(nèi)對多目標的測量，具體涉及一種基于制冷型紅外系統(tǒng)的外視場拼接裝置。

背景技術(shù)

在光電靶場測控領(lǐng)域，隨著測量技術(shù)的發(fā)展，對成像系統(tǒng)的要求也越來越高。在對目標測量時，由于被測目標速度快、數(shù)量多、所覆蓋的視場范圍大，而圖像傳感器的尺寸受到加工工藝的限制不可能做到很大，且要兼顧系統(tǒng)的作用距離要求，因此應(yīng)用單臺的高速攝像機不能拍攝到完整的畫面并提供更多的細節(jié)，需要采用視場拼接技術(shù)，以達到擴大視場、提高分辨率的目的。

視場拼接一般可分為兩種類型，一類為內(nèi)拼接，又稱像方拼接；另一類為外拼接，又稱物方拼接。

內(nèi)拼接又有多種形式，可以在第一像面上用多個面陣圖像探測器直接拼接，稱直接拼接法；也可以在第一像面后借助于光學(xué)零件，將視場的不同部分成像到各自的面陣圖像探測器上進行視場拼接，稱光學(xué)拼接法。這兩種拼接形式都存在一定缺陷。直接拼接法的缺點：首先，必須研制特殊圖像探測器，不能應(yīng)用市場上采購的器件，依據(jù)拼接需求圖像探測器的一個或兩個端邊不能有引出導(dǎo)線，而且此端邊的幾何形狀和尺寸精度應(yīng)符合直接拼接的要求，否則會造成探測器之間會產(chǎn)生縫隙，導(dǎo)致焦平面像素缺失圖像出現(xiàn)盲區(qū)；其次，由于光學(xué)鏡頭視場很大，視場中心到視場邊緣很可能有很大的漸暈，導(dǎo)致像面照度明顯不均勻；再次，用這種方法拼接方陣時，最多只能用4塊，實現(xiàn)“田”字型拼接。光學(xué)拼接法的缺點：用半透半反棱鏡進行拼接首先是能量利用率低，一級分光能量的最大利用率為50％，二級分光能量的最大利用率僅僅為25％；其次，分光次數(shù)越多，要求光學(xué)鏡頭的后截距越長，有時這種結(jié)構(gòu)要求是無法實現(xiàn)的。

外拼接是將多個鏡頭按照精密計算的角度進行拼接，將多個小視場拼接成一個大的視場，每個鏡頭都對應(yīng)一個探測器，成為具有大視場覆蓋的多目標測量系統(tǒng)。

在紅外波段內(nèi)，制冷型探測器其焦平面放置在杜瓦瓶內(nèi)并封裝，因此焦平面的直接拼接法不合適；此外，采用棱鏡進行拼接的光學(xué)拼接法會減低能量的利用率，且要求光學(xué)鏡頭具有較長的后截距，考慮到制冷型紅外光學(xué)系統(tǒng)要實現(xiàn)冷屏匹配的問題，有時這種要求很難實現(xiàn)，因此該方法也不可取。

以上所有拼接方法，都不能減少探測器的使用數(shù)量，因此無法從根本上大幅度減少生產(chǎn)成本，尤其是制冷型紅外探測器，其造價相對昂貴。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決背景技術(shù)中所存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種新型外視場拼接的裝置，有效的解決了現(xiàn)有拼接裝置造價昂貴、拼接不合適的技術(shù)問題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案為：一種基于制冷型紅外系統(tǒng)的外視場拼接裝置，其特殊之處在于：包括分時曝光控制單元和在光學(xué)系統(tǒng)入射光的路徑上設(shè)置的反射鏡組及探測器；上述反射鏡組包括一個固定反射鏡及一個多孔旋轉(zhuǎn)反射鏡；上述反射鏡組還包括一個用于控制多孔旋轉(zhuǎn)反射鏡旋轉(zhuǎn)運動的電機；上述多孔旋轉(zhuǎn)反射鏡設(shè)置在固定反射鏡的反射光軸上；上述多孔旋轉(zhuǎn)反射鏡為圓形；上述多孔旋轉(zhuǎn)反射鏡環(huán)鏡面圓周交錯設(shè)置有兩個大小相同的扇形孔和兩個大小相同的扇形反射鏡；

上述分時曝光控制單元用于控制電機使多孔旋轉(zhuǎn)反射鏡旋轉(zhuǎn)速度與制冷型紅外系統(tǒng)曝光時間同步；當光通過多孔旋轉(zhuǎn)反射鏡相應(yīng)位置為孔時，由固定反射鏡曝光；當光通過多孔旋轉(zhuǎn)反射鏡的相應(yīng)位置為反射鏡時，由多孔旋轉(zhuǎn)反射鏡曝光；

上述入射光經(jīng)固定反射鏡與多孔旋轉(zhuǎn)反射鏡分時曝光后將光信號分時成像在探測器上。

一種基于制冷型紅外系統(tǒng)的外視場拼接裝置的俯仰拼接裝置，其特殊之處在于：包括分時曝光控制單元和在光學(xué)系統(tǒng)入射光的路徑上設(shè)置的多層反射鏡組及探測器；上述多層反射鏡組由至少兩個反射鏡組疊放而成；上述反射鏡組包括一個固定反射鏡及一個多孔旋轉(zhuǎn)反射鏡；上述多層反射鏡組還包括一個用于控制反射鏡組多孔旋轉(zhuǎn)反射鏡旋轉(zhuǎn)運動的電機；上述多孔旋轉(zhuǎn)反射鏡設(shè)置在固定反射鏡的反射光軸上；上述多孔旋轉(zhuǎn)反射鏡為圓形；上述多孔旋轉(zhuǎn)反射鏡環(huán)鏡面圓周交錯設(shè)置有兩個大小相同的扇形孔和兩個大小相同的扇形反射鏡；

上述分時曝光控制單元用于控制電機使多孔旋轉(zhuǎn)反射鏡旋轉(zhuǎn)速度與制冷型紅外系統(tǒng)曝光時間同步；當光通過多孔旋轉(zhuǎn)反射鏡相應(yīng)位置為孔時，由固定反射鏡曝光；當光通過多孔旋轉(zhuǎn)反射鏡的相應(yīng)位置為反射鏡時，由多孔旋轉(zhuǎn)反射鏡曝光；

上述入射光經(jīng)固定反射鏡與多孔旋轉(zhuǎn)反射鏡分時曝光后將光信號分時成像在探測器上。