一种夜视观察仪光学系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种夜视观察仪光学系统，包括物镜组和目镜组，在物镜组与目镜组之间设置有CMOS传感器、视频处理电路和显示屏；CMOS传感器与视频处理电路电性连接，视频处理电路与显示屏电性连接；物镜组的物镜焦距f′在41～43mm之间，视场为11.5°，相对孔径D/f≥1/1.37，传递函数MTF：轴上空间频率为40 lp/mm≥0.62，轴外空间频率为40 lp/mm≥0.40，物镜组的物镜口径为30.00～31.00mm之间。本实用新型专利技术解决了传统数码夜视仪存在的问题，可以让夜视仪在白天和夜间都有较好的成像质量。

An Optical System of Night Vision Observatory

【技术实现步骤摘要】
一种夜视观察仪光学系统
本技术涉及夜视仪
，更为具体地，涉及一种夜视观察仪光学系统。
技术介绍
随着夜视仪在国防，军事，公共安全方面的大量使用，也随着人们生活水平的提高，户外夜间活动量的增大，夜视仪的使用范围和销售量越来越大。但在现有的夜视仪产品中真正观察效果好的夜视仪并不多见，究其主要原因是光学系统设计不佳造成的。大部分生产厂家是采用传统望远镜的光学系统来设计，殊不知夜视光学系统和望远镜的光学系统由于使用场景不同，所面临的光波段不同，因而设计方法有较大不同。数码夜视仪主要由光学系统(包括物镜、目镜)，低照度传感器电路，视频图象存储，视频信号显示部分组成。在暗环境下，由目标反射的夜空自然光进入光学系统物镜后，在低照度CMOS传感器上成像，决定夜视仪观察效果的因素主要由光学物镜，图象传感器等两大部分组成，其中物镜设计占比重较大。在夜间太阳光消失后留在大地上的光主要是天空星星月亮的反射光，地球上各种物体的自发红外光，城市各种波段的反射光等，这些光的波段分布，光线强弱是变化无常的，要想在夜间用夜视仪观察并辨析物体就必须尽可能的收集各种光源，让它们通过物镜集中到图象传感器上成像。由于光波段复杂，光能量微弱等条件限制，设计好夜视物镜系统是一件困难的事。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种夜视观察仪光学系统，解决了传统数码夜视仪存在的问题，可以让夜视仪在白天和夜间都有较好的成像质量。本技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种夜视观察仪光学系统，包括：物镜组和目镜组，在所述物镜组与目镜组之间设置有CMOS传感器、视频处理电路和显示屏；所述CMOS传感器与视频处理电路电性连接，所述视频处理电路与显示屏电性连接；所述物镜组的物镜焦距f′在41～43mm之间，视场为11.5°，相对孔径D/f≥1/1.37，传递函数MTF：轴上空间频率为40lp/mm≥0.62，轴外空间频率为40lp/mm≥0.40，所述物镜组的物镜口径为30.00～31.00mm之间。进一步的，所述物镜组的物镜焦距f′为42mm。进一步的，所述物镜组的物镜口径为30.64mm。进一步的，所述显示屏包括LCD显示屏。进一步的，所述显示屏包括LED显示屏。一种夜视观察仪，采用如上任一项所述的夜视观察仪光学系统。本技术的有益效果是：(1)本技术通过物镜组和目镜组，在物镜组与目镜组之间设置有CMOS传感器、视频处理电路和显示屏等，解决了传统数码夜视仪存在的问题，可以让夜视仪在白天和夜间都有较好的成像质量。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术的结构示意图。图中，1-物镜组，2-CMOS传感器，3-视频处理电路，4-显示屏，5-目镜组。具体实施方式下面结合附图进一步详细描述本技术的技术方案，但本技术的保护范围不局限于以下所述。本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。下面将详细描述本技术的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本技术。在以下描述中，为了提供对本技术的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本技术。在其他实例中，为了避免混淆本技术，未具体描述公知的电路等。如图1所示，一种夜视观察仪光学系统，包括：物镜组1和目镜组5，在所述物镜组1与目镜组5之间设置有CMOS传感器2、视频处理电路3和显示屏4；所述CMOS传感器2与视频处理电路3电性连接，所述视频处理电路3与显示屏4电性连接；所述物镜组1的物镜焦距f′在41～43mm之间，视场为11.5°，相对孔径D/f≥1/1.37，传递函数MTF：轴上空间频率为40lp/mm≥0.62，轴外空间频率为40lp/mm≥0.40，所述物镜组1的物镜口径为30.00～31.00mm之间。进一步的，所述物镜组1的物镜焦距f′为42mm。进一步的，所述物镜组1的物镜口径为30.64mm。进一步的，所述显示屏4包括LCD显示屏。进一步的，所述显示屏4包括LED显示屏。一种夜视观察仪，采用如上任一项所述的夜视观察仪光学系统。实施例一如图1所示，一种夜视观察仪光学系统，设置有物镜组1和目镜组5，在物镜组1与目镜组5之间设置有CMOS传感器2、视频处理电路3和显示屏4；CMOS传感器2与视频处理电路3电性连接，视频处理电路3与显示屏4电性连接；物镜组1的物镜焦距f′在41～43mm之间，视场为11.5°，相对孔径D/f≥1/1.37，传递函数MTF：轴上空间频率为40lp/mm≥0.62，轴外空间频率为40lp/mm≥0.40，物镜组1的物镜口径为30.00～31.00mm之间。在本实施例中，本实施例主要以设计物镜系统。设计要求如下:1)在照度为1×10-3lx时，对直立人的探测距离为250m，识别距离为150m；2)环境温度为-30℃～+50℃；3)整机体积小、质量小。1.1光学参数的选择放大率是仪器系统的一个重要技术指标，它取决于使用人员需要观察的目标距离和区域场景。此处我们设光学放大倍数为3X1.2物镜技术参数的计算物镜的作用是把自然微光照射下的目标成像在位于CMOS传感器焦平面上。物镜的焦距、有效口径、视场和相对孔径都是光学系统设计时所需的主要参数。下面我们对物镜的主要参数进行计算一、物镜口径计算根据探测方程公式：分辨率为：得到物镜口径：其中，D＝物镜的有效孔径M＝物镜的传递函数＝0.7C＝物镜的调制度＝0.35其它参数的设置参考探测器参数取值τ为物镜透过率，取τ＝0.8ρ为目标背景的平均反射率，ρ＝(ρ1+ρ2)/2，取0.27E为夜间天空照度，取E＝1×10-3lxK为阈值信噪比，即人眼分辨目标所需的最小信噪比，与要求发现目标的概率程度和目标形状有关，取K＝2.2e为电子电荷量，e＝1.6×10-19Ct为积累时间，取值0.2Ss为探测器灵敏度，取s＝0.0006α2为光子噪声所限制的分辨率α2＝A/L(1/γ识别-1/γ最佳)1/2已知α2＝(α识别^2-α最佳^2)1/2对于夜视系统来说，分辨率＝目标临界尺寸/(目标的空间频率×视距)α＝A/(γ*L)γ识别＝4γ最佳＝15根据设计要求，在1×10-3lx照度时，对直立的人的识别距离为L＝200m，临界尺寸A＝1.7mα识别＝1.7/(200x4)＝2.125mradα最佳1.7/(200x15)＝0.567mradα2＝(2.1252-0.5672)1/2＝2.05mrad所以，D＝30.64mm二、物镜焦距(f′)的计算由探测器分辨率α1＝1/(γ*f′物)得到：f′物＝1/(γ*α1)γ表示探测器的空间频率，取γ＝42。将α1＝A/(γ最佳*L)代入f′物＝(15×200)/(42×1.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种夜视观察仪光学系统，其特征在于，包括：物镜组(1)和目镜组(5)，在所述物镜组(1)与目镜组(5)之间设置有CMOS传感器(2)、视频处理电路(3)和显示屏(4)；所述CMOS传感器(2)与视频处理电路(3)电性连接，所述视频处理电路(3)与显示屏(4)电性连接；所述物镜组(1)的物镜焦距f′在41～43mm之间，视场为11.5°，相对孔径D/f≥1/1.37，传递函数MTF：轴上(空间频率为40lp/mm)≥0.62，轴外(空间频率为40lp/mm)≥0.40，所述物镜组(1)的物镜口径为30.00～31.00mm之间。

【技术特征摘要】
1.一种夜视观察仪光学系统，其特征在于，包括：物镜组(1)和目镜组(5)，在所述物镜组(1)与目镜组(5)之间设置有CMOS传感器(2)、视频处理电路(3)和显示屏(4)；所述CMOS传感器(2)与视频处理电路(3)电性连接，所述视频处理电路(3)与显示屏(4)电性连接；所述物镜组(1)的物镜焦距f′在41～43mm之间，视场为11.5°，相对孔径D/f≥1/1.37，传递函数MTF：轴上(空间频率为40lp/mm)≥0.62，轴外(空间频率为40lp/mm)≥0.40，所述物镜组(1)的物镜口...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小龙，
申请(专利权)人：昆明腾融光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：云南,53