[發明專利]基于同心球面物鏡的廣角成像裝置

有效

• 申請號: 201610007046.5
• 申請日: 2016-01-05
• 公開（公告）號: CN105549183B
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 李明鎖;周擁軍;孟冬冬;黃濤;肖冰;李迅
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司洛陽電光設備研究所
• 主分類號: G02B13/06
• 分類號: G02B13/06;G03B37/00
• 代理公司: 北京市維詩律師事務所11393
• 代理人: 楊安進

技術領域

本發明涉及廣角成像技術領域，具體來說涉及基于同心球面物鏡的廣角成像裝置。

背景技術

光電探測設備相對于雷達具有高分辨率、被動探測等特點，因此被廣泛應用于需要較高分辨率的場合。傳統光電探測設備的光學系統的分辨率和視場存在著如式(1)的關系：

N·d＝f·tanθ(1)

其中，N表示光電傳感器在某個方向上的像元數目，d表示光電傳感器在對應方向上的像源間隔尺寸，f為光學系統的焦距，θ為光學系統在對應方向上的視場角度。由式(1)易知，當光電探測設備所選用的光電傳感器一定(即N和d一定)時，光學系統的焦距f和視場角的正切值tanθ呈反比，而光學系統的焦距決定了光學系統的光學分辨率水平，因此可以得出，在光電傳感器一定的前提下，傳統光學系統的光學分辨率越大，則其視場就越小；反之，視場越大，則光學分辨率越低。此外，光電傳感器通常使用半導體制造工藝生產，由于半導體工藝的限制，光電傳感器的像素間隔d有其下限值，因此，在光電傳感器的光敏面尺寸一定(即N·d一定)時，其像素數目N也不能無限制增大。

然而，在某些特定的實際應用場景中，人們往往需要在很大的視場范圍內有很高的成像分辨率。如海上搜救需要在最短的時間內，盡可能搜索更大的海面范圍內的碎片殘骸；又如重要活動的空中監控，需要能夠在最短的時間內發現較大區域內的某個或某些特定小區域內可能發生的突發情況，以及在最短時間內定位并跟蹤可疑的個人及車輛。

公開號為CN101685203A的中國專利申請公開了一種紅外拼接成像裝置，其包括同心物鏡，棱錐反射鏡系統和轉像鏡系統。但由于采用二次成像導致系統的體積較大。

發明內容

有鑒于上述現有技術所存在的缺陷，本發明的目的在于，提供一種基于同心球面物鏡的廣角成像裝置，使其結構緊湊，大視場成像。

為了實現上述目的，依據本發明提出的一種基于同心球面物鏡的廣角成像裝置，其包括：同心球面物鏡，具有物鏡視場；小視場場鏡子系統，包括：場鏡和所述場鏡的成像側設置的對應的探測器；場鏡的光軸穿過所述同心球面物鏡的球心；場鏡的視場是所述物鏡視場的一部分；以及掃擺機構，所述的掃擺機構使得所述小視場場鏡子系統圍繞所述同心球面物鏡的球心旋轉；所述的掃擺機構具有至少兩個掃描位置；其中，所述的小視場場鏡子系統分別在所述的至少兩個掃描位置采集圖像得到至少兩幅子圖像，所述的至少兩幅子圖像拼接后得到單幀全幅圖像。

本發明還可采用以下技術措施進一步實現。

前述的基于同心球面物鏡的廣角成像裝置，其包含至少兩路所述的小視場場鏡子系統，每個所述的小視場場鏡子系統的場鏡到同心球面物鏡球心的距離相同且光軸在同一個平面，相鄰的所述的小視場場鏡子系統的光軸之間的夾角大于所述的場鏡的視場范圍。

前述的基于同心球面物鏡的廣角成像裝置，其具三路小視場場鏡子系統；所述的掃擺機構，具有第一掃描位置和第二掃描位置；所述的小視場場鏡子系統分別在所述的第一掃描位置和第二掃描位置進行子圖像采集，兩次采集的子圖像拼接后得到單幀全幅圖像。

前述的基于同心球面物鏡的廣角成像裝置，其具有兩路小視場場鏡子系統；所述的掃擺機構，具有第一掃描位置、第二掃描位置和第三掃描位置；所述的小視場場鏡子系統分別在所述的第一掃描位置第二掃描位置和第三掃描位置進行子圖像采集，三次采集的子圖像拼接后得到單幀全幅圖像。

前述的基于同心球面物鏡的廣角成像裝置，其具有六路小視場場鏡子系統；所述的掃擺機構，具有第一掃描位置和第二掃描位置；所述的小視場場鏡子系統分別在所述的第一掃描位置和第二掃描位置進行子圖像采集，兩次采集的子圖像拼接后得到單幀全幅圖像。

前述的基于同心球面物鏡的廣角成像裝置，其具有十三路小視場場鏡子系統；所述的掃擺機構，具有第一掃描位置和第二掃描位置；所述的小視場場鏡子系統分別在所述的第一掃描位置和第二掃描位置進行子圖像采集，兩次采集的子圖像拼接后得到單幀全幅圖像。

前述的基于同心球面物鏡的廣角成像裝置，其具有橫向和縱向各三組的九路小視場場鏡子系統；所述的掃擺機構，具有第一掃描位置、第二掃描位置、第三掃描位置和第四掃描位置；所述的小視場場鏡子系統分別在所述的第一掃描位置第二掃描位置、第三掃描位置和第四掃擺位進行子圖像采集，兩次采集的子圖像拼接后得到單幀全幅圖像。

前述的基于同心球面物鏡的廣角成像裝置，其中所述的掃擺機構，橫 向上具有至少兩個掃描位置，縱向上具有至少兩個掃描位置。