[發(fā)明專利]多孔徑單探測器交叉視場成像系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010099623.4
• 申請日: 2020-02-18
• 公開（公告）號: CN111240033A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李莉;黃峰;李剛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍陸軍工程大學
• 主分類號: G02B27/64
• 分類號: G02B27/64
• 代理公司: 石家莊輕拓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 13128
• 代理人: 張培元

本發(fā)明公開了一種多孔徑單探測器交叉視場成像系統(tǒng)，由一個中心光學成像系統(tǒng)和兩個擁有鏡像對稱光學結(jié)構(gòu)的旁側(cè)光學成像系統(tǒng)組成，中心光學成像系統(tǒng)為旋轉(zhuǎn)對稱系統(tǒng)，光軸與系統(tǒng)中心軸重合，兩個旁側(cè)光學成像系統(tǒng)位于中心光學成像系統(tǒng)的水平兩側(cè)，從水平面上看，兩個旁側(cè)光學成像系統(tǒng)光軸利用棱鏡偏折裝置與中心光學成像系統(tǒng)光軸存在一定的向內(nèi)側(cè)交叉的水平夾角，目標發(fā)出的不同角度的平行光分別通過中心光學成像系統(tǒng)和旁側(cè)光學成像系統(tǒng)成像于同一探測器像平面內(nèi)不同坐標點上。應(yīng)用本系統(tǒng)采集目標信息，無需額外加入后期數(shù)據(jù)處理即可一次成像得到探測器上各子圖像的正確拼接圖像，實現(xiàn)大視場、大相對孔徑下的目標信息采集。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學成像技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種多孔徑單探測器交叉視場成像系統(tǒng)。

背景技術(shù)

多孔徑成像系統(tǒng)是仿生昆蟲復(fù)眼而設(shè)計制造的一種新型多光軸成像系統(tǒng)，相比于傳統(tǒng)的單孔徑單光軸成像系統(tǒng)，具有大視場、低像差、子孔徑構(gòu)成簡單等優(yōu)點。

目前用于大視場要求的多孔徑成像系統(tǒng)，多為多孔徑多探測器的構(gòu)成方式，造價高昂且系統(tǒng)龐大，而多孔徑單探測器的構(gòu)成方式更利于多孔徑系統(tǒng)在便攜式設(shè)備或夜視成像領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。

基于擴大視場的要求，多孔徑光學系統(tǒng)需要進行曲面排布，而為了與平面的探測器相匹配，需要加入中繼光學器件。已有的中繼光學器件實現(xiàn)方案包括：折轉(zhuǎn)透鏡、微棱鏡陣列、光敏聚合物波導、光纖面板，但要想投入實際應(yīng)用，還需要充分考慮現(xiàn)有的硬件和器件水平來設(shè)計方案。另外多孔徑單探測器光學成像系統(tǒng)，需要將同一個探測器不同區(qū)域處的各個子圖像最終拼接為一副大視場圖像，普遍使用的方法是不考慮一次成像在探測器上各子圖像的銜接關(guān)系，利用后端圖像處理進行子圖像拼接。這種方法將前端光學系統(tǒng)的設(shè)計復(fù)雜度，轉(zhuǎn)移到了后期電子學的處理中。

大視場、大相對孔徑的光學系統(tǒng)常采用的結(jié)構(gòu)型式是雙高斯型。鏡組的光學元件以光闌為中心，形成近乎對稱的結(jié)構(gòu)布局，可以使軸外像差得到較好的校正。系統(tǒng)利用多孔徑的構(gòu)型分割視場后，可考慮采用匹茲伐型物鏡或三分離式物鏡。匹茲伐型物鏡適合大相對孔徑但中等或小視場的情況，結(jié)構(gòu)簡單經(jīng)濟。三分離物鏡是一種結(jié)構(gòu)最簡單的照相物鏡，對其進行復(fù)雜化，把前、后兩個正透鏡中的一個分成兩個，可提高系統(tǒng)的相對孔徑。另一類復(fù)雜化形式是將前、后兩個正透鏡中的一個或兩個用雙膠合透鏡組代替，可在提高系統(tǒng)相對孔徑和視場的同時改善邊緣視場的成像質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)相對簡單且實現(xiàn)手段相對成熟的多孔徑單探測器交叉視場成像系統(tǒng)，為研究多孔徑單探測器光學成像設(shè)備提供可投入實際應(yīng)用的可行性支持。應(yīng)用本系統(tǒng)的右旁側(cè)光學成像系統(tǒng)對左側(cè)視場內(nèi)目標成像，應(yīng)用左旁側(cè)光學成像系統(tǒng)對右側(cè)視場內(nèi)目標成像，所成的兩副像與中心光學成像系統(tǒng)所成的像在同一個探測器上實現(xiàn)正確拼接獲得水平大視場圖像。本系統(tǒng)可實現(xiàn)大視場、大相對孔徑下的目標信息采集。

本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種多孔徑單探測器交叉視場成像系統(tǒng)，所述多孔徑交叉視場成像系統(tǒng)由一個中心光學成像系統(tǒng)和兩個擁有鏡像對稱光學結(jié)構(gòu)的旁側(cè)光學成像系統(tǒng)組成，中心光學成像系統(tǒng)為旋轉(zhuǎn)對稱系統(tǒng)，光軸與系統(tǒng)中心軸重合，兩個旁側(cè)光學成像系統(tǒng)位于中心光學成像系統(tǒng)的水平兩側(cè)，從水平面上看，兩個旁側(cè)光學成像系統(tǒng)光軸利用棱鏡偏折裝置與中心光學成像系統(tǒng)光軸存在一定的向內(nèi)側(cè)交叉的水平夾角，目標發(fā)出的不同角度的平行光分別通過中心光學成像系統(tǒng)和旁側(cè)光學成像系統(tǒng)成像于同一探測器像平面內(nèi)不同坐標點上。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述目標位于無窮遠處，且目標發(fā)出的光線波長范圍覆蓋可見光及近紅外波長范圍。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述中心光學成像系統(tǒng)的接收角度為±10°×±10°。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述旁側(cè)光學成像系統(tǒng)的水平接收角度分別為-10°～-30°及+10°～+30°，垂直接收角度均為±10°。