一种分布式红外集成光学系统技术方案

本发明专利技术属于红外成像技术领域，具体涉及一种分布式红外集成光学系统。包括五个结构参数相同的光学组件，光学组件A、光学组件B、光学组件C和光学组件D排布于同一水平面上，其光轴分别指向四个互相垂直的方向；光学组件A与光学组件C的放置方向相同，光学组件B与光学组件D的放置方向相同；光学组件A与光学组件B的视场角方向相差90°，光学组件B与光学组件C的视场角方向相差90°，光学组件C与光学组件D的视场角方向相差90°，光学组件D与光学组件A的视场角方向相差90°；光学组件E的光轴方向垂直于光学组件A、光学组件B、光学组件C和光学组件D的光轴所在的平面。本发明专利技术可以实现多视场拼接，从而达到全天候无死角探测的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式红外集成光学系统
本专利技术属于红外成像
，具体涉及一种分布式红外集成光学系统。
技术介绍
目前红外波段实现全景的方式多为扫描形式。扫描形式的红外光学系统可实现较高分辨率，单镜头扫描节省多个探测器的成本。但扫描形式不能实现实时成像，目前成熟的红外扫描成像球机能够清晰成像的扫描时间一般为2s左右，容易丢失高速目标；而且对于定位精度较高的场合，高精度转台带来更高的成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种分布式红外集成光学系统，以实现多视场拼接，从而达到全天候无死角探测的目的。为达到上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：一种分布式红外集成光学系统，包括五个结构参数相同的光学组件，分别是光学组件A、光学组件B、光学组件C、光学组件D和光学组件E；光学组件A、光学组件B、光学组件C和光学组件D排布于同一水平面上，其光轴分别指向四个互相垂直的方向；光学组件A与光学组件C的放置方向相同，光学组件B与光学组件D的放置方向相同；光学组件A与光学组件B的视场角方向相差90°，光学组件B与光学组件C的视场角方向相差90°，光学组件C与光学组件D的视场角方向相差90°，光学组件D与光学组件A的视场角方向相差90°；光学组件E的光轴方向垂直于光学组件A、光学组件B、光学组件C和光学组件D的光轴所在的平面。所述的光学组件包括光学镜头和探测器。该系统技术指标如下：光学镜头个数为5；单个光学镜头视场角为122°；系统静态分辨率为150万像素；系统F数为1.1；系统角分辨率为2.125mrad；系统盲区小于1.5m。本专利技术所取得的有益效果为：本专利技术采用多个红外光学系统拼接视场的方式，对水平360°，竖直-40～+90°空间进行全景红外成像。系统可实现实时成像，目标波段为8μm～14μm长波，能够对常温物体进行全天候探测成像。本专利技术通过集成设计减小系统体积，通过视场规划确保在全景范围内实现无死角探测，红外波段成像能够对常温物体进行全天候探测，能够为后续图像处理提供高质量全景视频及图片。本专利技术在满足空间分辨率的前提下，与目前较多使用的扫描式红外全景成像方式相比，大大简化结构，减小结构尺寸及整机重量，可作为前端探测设备，应用于车载武器平台、周界防范，以及营地和居住区的监测防卫、森林防火、电力系统检测、大型场所和会场的安防监控等场合。附图说明图1为光学组件视场角示意图I；图2为光学组件视场角示意图II；图3为分布式红外集成光学系统结构图；图4为分布式红外集成光学系统组合视场角示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。如图1—4所示，本专利技术所述分布式红外集成光学系统包括五个结构参数相同的光学组件，每个光学组件均包括光学镜头和探测器，五个光学组件分别是光学组件A、光学组件B、光学组件C、光学组件D和光学组件E，其中光学组件A、光学组件B、光学组件C和光学组件D排布于同一水平面上，光轴分别指向四个互相垂直的方向。根据探测器参数，探测器像面长宽比为4:3，因此其横向视场与纵向视场比也应为4:3，如图1所示。为减小集成光学系统对视场角的浪费，将相对的两组光学组件设计成同向放置，即在同一水平面上，光学组件A与光学组件C的放置方向与图1相同，光学组件B与光学组件D的放置方向与图2相同。相邻的两组光学组件的视场角方向相差90°，即光学组件A与光学组件B的视场角方向相差90°，光学组件B与光学组件C的视场角方向相差90°，光学组件C与光学组件D的视场角方向相差90°，光学组件D与光学组件A的视场角方向相差90°。光学组件E的光轴方向垂直于光学组件A、光学组件B、光学组件C、光学组件D光轴所在的平面。如图3所示。采用上述安装方式，最终得到集成光学系统的组合视场角如图4所示。通过5个相同的光学组件，最终达到视场角全覆盖，实现全景成像。光学系统技术指标如下：(1)光学镜头个数：5；(2)单个光学镜头视场角：122°；(3)静态分辨率：150万像素；(4)F数：1.1；(5)角分辨率：2.125mrad；(6)盲区：＜1.5m。根据水平视场与竖直视场分布，考虑到各光学系统视场应有部分视场重叠区域，用于图像配准，设重叠角度为12°，水平方向总视场为：ω＝360°+4×13°＝412°水平及竖直视场比例为4：3。即tanω横向/tanω纵向＝4:34(ω横向+ω纵向)＝412°因此经过计算取整后的水平视场为2ω水平＝±55.5°，竖直视场为2ω竖直＝±47.5°，全视场122°，中心视场角分辨率δ＝2.125mrad。根据上述设计原则设计光学系统，焦距5.31mm，F数1.1，在各个扫描视场均能达到较高的成像质量。根据结构设计结果，整机尺寸约为130mm(L)×130mm(W)×120mm(H)，重量：≯1.0kg；分布式集成光学系统与相同参数的扫描球机相比能实现实时采集成像，尺寸及重量均有一定优势。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布式红外集成光学系统，其特征在于：包括五个结构参数相同的光学组件，分别是光学组件A、光学组件B、光学组件C、光学组件D和光学组件E；光学组件A、光学组件B、光学组件C和光学组件D排布于同一水平面上，其光轴分别指向四个互相垂直的方向；光学组件A与光学组件C的放置方向相同，光学组件B与光学组件D的放置方向相同；光学组件A与光学组件B的视场角方向相差90°，光学组件B与光学组件C的视场角方向相差90°，光学组件C与光学组件D的视场角方向相差90°，光学组件D与光学组件A的视场角方向相差90°；光学组件E的光轴方向垂直于光学组件A、光学组件B、光学组件C和光学组件D的光轴所在的平面。

【技术特征摘要】
1.一种分布式红外集成光学系统，其特征在于：包括五个结构参数相同的光学组件，分别是光学组件A、光学组件B、光学组件C、光学组件D和光学组件E；光学组件A、光学组件B、光学组件C和光学组件D排布于同一水平面上，其光轴分别指向四个互相垂直的方向；光学组件A与光学组件C的放置方向相同，光学组件B与光学组件D的放置方向相同；光学组件A与光学组件B的视场角方向相差90°，光学组件B与光学组件C的视场角方向相差90°，光学组件C与光学组件D的视场角方向相差90°，光学...

【专利技术属性】
技术研发人员：林森，傅强，常虹，周阳，刘勇，
申请(专利权)人：北京航天计量测试技术研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11