一种长波红外全景潜望镜装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种长波红外全景潜望镜装置，包括同轴设置且固定连接的全景环带成像镜头、红外探测器组件，全景环带成像镜头将入射光成像后投影到红外探测器组件上；全景环带成像镜头包括从物方到像方依次沿光轴设置的全景环带透镜、后继转像组件，全景环带透镜为环绕光轴旋转对称的凸多面体，全景环带透镜上靠近物方的斜侧面为第一折射面，靠近像方的斜侧面为第一反射面，在第一折射面的中心处设有下沉的环形凹面，此环形凹面为第二反射面，在第一反射面的中心处设有边沿下沉的环形凸面，此环形凸面为第二折射面；第一折射面的外径尺寸与全景环带透镜的中心厚度尺寸的比例为1:1。其具有较好的抑制杂散光效果，也可防止镀膜时相邻镀膜面之间污染。

【技术实现步骤摘要】
一种长波红外全景潜望镜装置
本技术涉及光学成像
，具体涉及一种长波红外全景潜望镜装置。
技术介绍
在舰载，潜载，机载的跟踪搜索导航等光电系统中，越来越要求光学系统具有更大的观测视场。同时在特殊领域，如潜望系统，机载系统中对光学系统的空间体积、重量上提出了越来越高的要求，对潜望镜来说最大的设计挑战应该是严格的体积要求，为了确保兼容现有的光电桅杆系统，整个传感器系统(包括光机电)需要放置在尺寸很小的圆柱体内，且对目标进行有效探测，要求光学系统在有限的小体积空间范围内就能实现大视场(全景)凝视成像。为满足潜望系统对光学系统的小型化和全景周视成像需求，特别是实时提供红外波段360°全景视场更是现阶段潜望系统的研究重点。一般实现全景周视成像的方法有以下几种：采用小视场光学系统摆动扫描的方式来获得周视视场需要额外的运动空间且无法达到实时性要求。采用多相机拼接的方法体积和成本较大，且不易保证稳定性。采用鱼眼镜头的超广角方法会在大视场范围产生很大的畸变。而基于平面圆柱投影原理的成像方式则为周视成像开辟了一条新技术途径。美国从上世纪90年代末起就开始利用半球成像技术进行军事方面的应用研究，并逐步扩大成像视场。国内清华大学、四川大学等国内著名高校基于平面圆柱投影原理进行过前期的理论及实验验证研究，但以往的全景成像系统(360°视场)主要关注可见光波段进行设计。有若干不同的结构来达到所需求的视场范围。这些结构包括旋转相机、多相机拼接、折反射系统、鱼眼镜头。前三种方案提高了系统的复杂度和体积，并且无法实时获取360°视场。鱼眼镜头已经在多个大视场的成像系统中应用，但是它的空间分辨率是变化的，接近水平视场的分辨率最小。此外，当视场需要覆盖整个半球时，这种镜头会变得很大。基于体积和速度的限制，我们考虑使用全景环带透镜来实现长波红外全景潜望镜应用。由于全景环带视场范围较大，极易引入杂散光，且全景环带透镜需要在一片透镜上完成4种不同面型的非球面并分别镀膜，因此长波红外全景潜望镜的主要难点包括：杂散光抑制、全景环带透镜镀膜加工时防止相邻膜的污染、非均匀校正等。
技术实现思路
本技术针对现有技术中存在的技术问题，提供一种长波红外全景潜望镜装置，其具有较好的抑制杂散光效果，第二反射面以及第二折射面采用下沉式结构，可在一个面进行镀膜时对相邻的面先进行遮挡，以防止相邻的面镀膜时相互污染引起的成像边缘模糊的问题；校正挡板以及拉簧的设置，减少校正电机空回实现非均匀校正，实现小尺寸高分辨率低杂散光的成像效果。本技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种长波红外全景潜望镜装置，包括同轴设置且固定连接的全景环带成像镜头、红外探测器组件，所述全景环带成像镜头将入射光成像后投影到所述红外探测器组件上；所述全景环带成像镜头包括从物方到像方依次沿光轴设置的全景环带透镜、后继转像组件，所述全景环带透镜为环绕光轴旋转对称的凸多面体，所述全景环带透镜上靠近物方的斜侧面为第一折射面，靠近像方的斜侧面为第一反射面，在所述第一折射面的中心处设有下沉的环形凹面，所述第一折射面中心的环形凹面为第二反射面，在所述第一反射面的中心处设有边沿下沉的环形凸面，所述第一反射面中心的环形凸面为第二折射面，所述第二折射面将进入所述全景环带成像镜头的光折射到所述后继转像组件；所述第一折射面的外径尺寸与所述全景环带透镜的中心厚度尺寸的比例为1:1。进一步，所述全景环带成像镜头还包括主镜筒，所述全景环带透镜、所述后继转像组件在所述主镜筒内同轴设置；所述全景环带透镜的第一折射面边沿设有环形台阶面，所述主镜筒靠近所述全景环带透镜的一端设有前置压圈，所述前置压圈与所述环形台阶面卡紧、并与所述主镜筒固定连接；所述主镜筒远离所述全景环带透镜的一端固定设有后置压圈，所述后置压圈将所述后继转像组件压紧。进一步，所述全景环带透镜的侧面靠近所述第一反射面的位置设置有圆柱台阶，所述圆柱台阶的柱面与所述主镜筒的内壁过渡配合，所述圆柱台阶的台阶面与所述主镜筒的端部通过前置隔圈抵紧，所述主镜筒的外壁与所述前置压圈的内壁固定连接。进一步，所述后继转像组件包括环绕光轴旋转对称的前置转像透镜、中间转像透镜、后置转像透镜，所述前置转像透镜、所述中间转像透镜、所述后置转像透镜依次同轴设置，且所述前置转像透镜靠近所述全景环带透镜设置；所述前置转像透镜与所述中间转像透镜之间固定设置有中间隔圈，所述中间转像透镜与所述后置转像透镜之间固定设置有后置隔圈。进一步，所述全景环带透镜的所述第一折射面、所述第二折射面表面镀有增透膜，所述全景环带透镜的所述第一反射面、所述第二反射面表面镀有反射膜。进一步，所述红外探测器组件包括探测器壳体，所述探测器壳体为一端开口的筒状结构，所述开口端固定设置有转接圆盘，所述转接圆盘中心设有开口；所述探测器壳体内依次设置有探测器座、探测器连接板、前置模拟电路板、模拟控制电路板、数字电路板、接口电路板，所述探测器座与所述转接圆盘固定连接，所述探测器连接板、所述前置模拟电路板、所述模拟控制电路板、所述数字电路板、所述接口电路板通过电路板支柱进行固定安装且依次电连接，所述电路板支柱与所述探测器座固定连接；所述探测器连接板上设有红外探测器，所述红外探测器的靶面正对所述转接圆盘中心的开口；所述探测器外壳上远离所述转接圆盘的一端设置有插座，所述插座贯穿所述探测器外壳，线缆穿过所述插座与所述接口电路板电连接。进一步，所述红外探测器组件还包括校正电机，所述校正电机通过校正电机座安装在所述探测器座上，所述校正电机的电机轴上固定设置有校正挡板，当所述电机运转时，所述校正挡板沿所述校正电机的电机轴旋转以遮挡或释放所述红外探测器的靶面。进一步，所述校正电机座上设有限位柱，当所述校正挡板旋转到一定位置时，所述限位柱与所述校正挡板相干涉，用于限制所述校正挡板的行程。进一步，所述校正挡板上还设有拉簧，所述拉簧一端与所述校正挡板固定连接、其另一端与所述探测器座固定连接；当所述校正挡板遮挡所述红外探测器的靶面时，所述拉簧伸长；当所述校正挡板释放所述红外探测器的靶面时，所述拉簧复位。进一步，所述全景环带成像镜头的外壁设置有转接镜筒，所述转接镜筒的内壁与所述全景环带成像镜头的外壁螺纹连接；所述红外探测器组件外设置有装置外壳，所述装置外壳的端部与所述转接镜筒的端部固定连接，所述装置外壳与所述转接镜筒之间还设有调焦隔圈，所述调焦隔圈具有柔韧性。本技术的有益效果是：本技术提供的一种长波红外全景潜望镜装置，其拉长了全景环带透镜的中心厚度，具有较好的抑制杂散光效果；第二反射面以及第二折射面采用下沉式结构，可在一个面进行镀膜时对相邻的面先进行遮挡，以防止相邻的面镀膜时相互污染引起的成像边缘模糊的问题；校正挡板以及拉簧的设置，减少校正电机空回实现非均匀校正，实现小尺寸高分辨率低杂散光的成像效果。附图说明图1为本技术整体结构剖视图；图2为本技术全景环带成像镜头剖视图；图3为本技术全景环带透镜剖视图；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种长波红外全景潜望镜装置，其特征在于，包括同轴设置且固定连接的全景环带成像镜头(1)、红外探测器组件(4)，所述全景环带成像镜头(1)将入射光成像后投影到所述红外探测器组件(4)上；所述全景环带成像镜头(1)包括从物方到像方依次沿光轴设置的全景环带透镜(1.1)、后继转像组件，所述全景环带透镜(1.1)为环绕光轴旋转对称的凸多面体，所述全景环带透镜(1.1)上靠近物方的斜侧面为第一折射面(1.1b)，靠近像方的斜侧面为第一反射面(1.1d)，在所述第一折射面(1.1b)的中心处设有下沉的环形凹面，所述第一折射面(1.1b)中心的环形凹面为第二反射面(1.1a)，在所述第一反射面(1.1d)的中心处设有边沿下沉的环形凸面，所述第一反射面(1.1d)中心的环形凸面为第二折射面(1.1c)，所述第二折射面(1.1c)将进入所述全景环带成像镜头(1)的光折射到所述后继转像组件；所述第一折射面的外径(Φ)尺寸与所述全景环带透镜的中心厚度(δ)尺寸的比例为1:1。/n

【技术特征摘要】
1.一种长波红外全景潜望镜装置，其特征在于，包括同轴设置且固定连接的全景环带成像镜头(1)、红外探测器组件(4)，所述全景环带成像镜头(1)将入射光成像后投影到所述红外探测器组件(4)上；所述全景环带成像镜头(1)包括从物方到像方依次沿光轴设置的全景环带透镜(1.1)、后继转像组件，所述全景环带透镜(1.1)为环绕光轴旋转对称的凸多面体，所述全景环带透镜(1.1)上靠近物方的斜侧面为第一折射面(1.1b)，靠近像方的斜侧面为第一反射面(1.1d)，在所述第一折射面(1.1b)的中心处设有下沉的环形凹面，所述第一折射面(1.1b)中心的环形凹面为第二反射面(1.1a)，在所述第一反射面(1.1d)的中心处设有边沿下沉的环形凸面，所述第一反射面(1.1d)中心的环形凸面为第二折射面(1.1c)，所述第二折射面(1.1c)将进入所述全景环带成像镜头(1)的光折射到所述后继转像组件；所述第一折射面的外径(Φ)尺寸与所述全景环带透镜的中心厚度(δ)尺寸的比例为1:1。


2.根据权利要求1所述一种长波红外全景潜望镜装置，其特征在于，所述全景环带成像镜头(1)还包括主镜筒(1.4)，所述全景环带透镜(1.1)、所述后继转像组件在所述主镜筒(1.4)内同轴设置；所述全景环带透镜(1.1)的第一折射面(1.1b)边沿设有环形台阶面，所述主镜筒(1.4)靠近所述全景环带透镜(1.1)的一端设有前置压圈(1.2)，所述前置压圈(1.2)与所述环形台阶面卡紧、并与所述主镜筒(1.4)固定连接；所述主镜筒(1.4)远离所述全景环带透镜(1.1)的一端固定设有后置压圈(1.7)，所述后置压圈(1.7)将所述后继转像组件压紧。


3.根据权利要求2所述一种长波红外全景潜望镜装置，其特征在于，所述全景环带透镜(1.1)的侧面靠近所述第一反射面(1.1d)的位置设置有圆柱台阶，所述圆柱台阶的柱面与所述主镜筒(1.4)的内壁过渡配合，所述圆柱台阶的台阶面与所述主镜筒(1.4)的端部通过前置隔圈(1.3)抵紧，所述主镜筒(1.4)的外壁与所述前置压圈(1.2)的内壁固定连接。


4.根据权利要求1所述一种长波红外全景潜望镜装置，其特征在于，所述后继转像组件包括环绕光轴旋转对称的前置转像透镜(1.10)、中间转像透镜(1.9)、后置转像透镜(1.8)，所述前置转像透镜(1.10)、所述中间转像透镜(1.9)、所述后置转像透镜(1.8)依次同轴设置，且所述前置转像透镜(1.10)靠近所述全景环带透镜(1.1)设置；所述前置转像透镜(1.10)与所述中间转像透镜(1.9)之间固定设置有中间隔圈(1.5)，所述中间转像透镜(1.9)与所述后置转像透镜(1.8)之间固定设置有后置隔圈(1.6)。


5.根据权利要求1所述一种长波红外全景潜望镜装置，其特征在于，所述全景环带透镜(1.1)的所述第一折射面(1.1b)、所述第二折射面(1.1c)表面镀有增透膜，所述全景环带透镜(1.1)的所述第一反射面(1.1d)、所述第二反射面(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚远，郭劼，董亭亭，李长庚，郭凡，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一七研究所，
类型：新型
国别省市：湖北;42