一种跨介质Snell窗口边缘周视成像光学系统技术方案

本发明专利技术公开了一种跨介质Snell窗口边缘周视成像光学系统，属于光学技术领域，所述系统从物体侧依次由：耐压保护窗口G1、光路折转镜G2、楔形镜G3、调焦镜组G4、前固定成像组群G5和后固定成像组群G6构成。所述系统适配2048

【技术实现步骤摘要】
一种跨介质Snell窗口边缘周视成像光学系统


[0001]本专利技术属于光学
，更具体地，涉及一种跨介质Snell窗口边缘周视成像光学系统。

技术介绍

[0002]从水下透过波浪观察海面及空中目标的成像光学系统由美国Aret
é
公司提出，为水下对空探测提供了一种有效途径，极大的推动了水下对空跨介质成像技术的发展。Aret
é
公司针对边缘视场严重压缩问题，设计了对准Snell窗口边缘的倾斜周视成像系统，在平静水面下能够获得清晰的成像效果。
[0003]然而该系统只具备一定视场范围凝视成像功能，不具备全景成像功能，若全景成像，需要采用多个该系统拼接成像。因为该系统倾斜布置，拼接全景成像会使整个光学系统尺寸、重量急剧增加，不利于水下潜行装置小型化。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提出了一种跨介质Snell窗口边缘周视成像光学系统，该系统具备凝视及周视全景扫描成像功能，显著提升了水下潜航器探测性能。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种跨介质Snell窗口边缘周视成像光学系统，包括：沿光线方向从物方至像方依次设置的耐压保护窗口(G1)、光路折转镜(G2)、楔形镜(G3)、调焦镜组(G4)、前固定成像组群(G5)和后固定成像组群(G6)，以实现水下对空Snell窗口边缘凝视成像及周视扫描全景成像。
[0006]在一些可选的实施方案中，水下对空成像时，工作波段为450nm～700nm，F#为1.8，成像视场：俯仰不小于50
°
～90
°
，方位360
°
，适配2048
×
2048，像素大小5.5μm可见光探测器。
[0007]在一些可选的实施方案中，凝视成像探测视场不小于40
°×
40
°
；扫描全景成像通过电机带动光路折转镜(G2)、楔形镜(G3)、调焦镜组(G4)、前固定成像组群(G5)和后固定成像组群(G6)及探测器组件绕竖直轴旋转实现。
[0008]在一些可选的实施方案中，所述耐压保护窗口(G1)为球形弯月形同心超半球透镜(L11)，用于光学系统像差平衡校正。
[0009]在一些可选的实施方案中，所述光路折转镜(G2)为棱镜或反射镜，实现对Snell窗口边缘光束折转，光束折转48.6
°
，使光束通过透镜组群G2～G6中心，正入射到探测器靶面中心。
[0010]在一些可选的实施方案中，所述楔形镜(G3)用于校正水体色散，改善光学系统纵向压缩，提升光学系统成像质量。
[0011]在一些可选的实施方案中，沿光轴方向的能够前后移动的调焦镜组(G4)，用于补偿部分水体扰动散焦效应，以实现远、近距离成像调焦功能。
[0012]在一些可选的实施方案中，在进行水下对空Snell窗口边缘凝视成像时，成像光束从空气介质中入射，透过水介质入射到耐压保护窗口(G1)，光束经耐压保护窗口(G1)汇聚后继续向后传播，通过光路折转镜(G2)，Snell窗口边缘成像光束折转48.6
°
入射到楔形镜(G3)中心，光束经过楔形镜(G3)后依次被调焦镜组(G4)、前固定成像组群(G5)和后固定成像组群(G6)折射，最后成像在探测器靶面上。
[0013]在一些可选的实施方案中，在进行水下对空Snell窗口边缘扫描全景成像时，光路折转镜(G2)、楔形镜(G3)、调焦镜组(G4)、前固定成像组群(G5)和后固定成像组群(G6)及探测器组在电机驱动下，绕光学系统竖直轴360
°
旋转，实现周视全景分时成像。
[0014]在一些可选的实施方案中，所述前固定成像组群(G5)包括第一透镜(L51)、第二透镜(L52)及第三透镜(L53)；
[0015]所述第一透镜(L51)为弯月形透镜，光焦度为负，所述第二透镜(L52)为双胶合透镜，光焦度为正，所述第三透镜(L53)为弯月形透镜，光焦度为正；
[0016]所述后固定成像组群(G6)包括：第四透镜(L61)、第五透镜(L62)及第六透镜(L63)；
[0017]所述第四透镜(L61)为双胶合透镜，光焦度为正，所述第五透镜(L62)为双凸透镜，光焦度为正，所述第六透镜(L63)为双胶合透镜，光焦度为正。
[0018]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0019]跨介质Snell窗口边缘周视成像光学系统主要针对近水平面Snell圆锥边缘附近目标成像探测，攻克了水下对空Snell圆锥边缘区域近水平面目标内扫描全景成像、水体色散补偿、球罩共形设计等关键技术，实现水下对空近水平面目标俯仰40
°
、方位360
°
全景成像探测小型化设计。该系统用于水下平台对海空目标的隐蔽探测，弥补了水下潜航器搭载的传统光电设备探测盲区，显著提升了水下潜航器探测性能，在水下潜航器对海面和空域探测、潜航器上浮通道安全监视等领域具有显著应用价值。
附图说明
[0020]图1是本专利技术实施例提供的一种跨介质Snell窗口边缘周视成像光学系统构成示意图。
具体实施方式
[0021]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0022]图1为本专利技术实施例提供的一种跨介质Snell窗口边缘周视成像光学系统构成示意图，顺着光线走向左侧为物体侧，右侧为像侧。系统从物体侧依次由：耐压保护窗口(G1)、光路折转镜(G2)、楔形镜(G3)、调焦镜组(G4)、前固定成像组群(G5)和后固定成像组群(G6)构成。
[0023]在本专利技术实施例中，水下对空成像时，工作波段为450nm～700nm，F#为1.8，成像视
场：俯仰不小于50
°
～90
°
，方位360
°
，适配2048
×
2048，像素大小5.5μm可见光探测器。
[0024]在本专利技术实施例中，凝视成像探测视场不小于40
°×
40
°
；扫描全景成像通过电机带动光路折转镜(G2)、楔形镜(G3)、调焦镜组(G4)、前固定成像组群(G5)和后固定成像组群(G6)及探测器组件绕竖直轴旋转实现。
[0025]在本专利技术实施例中，耐压保护窗口(G1)为球形弯月形同心超半球透镜(L11)，用于光学系统像差平衡校正。
[0026]在本专利技术实施例中，光路折转镜(G2)为棱镜或反射镜(L21)，实现对Snell窗口边缘光束折转，光束折转48.6
°
，使光束通过透镜组群G2～G6中心，正入射到探测器靶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种跨介质Snell窗口边缘周视成像光学系统，其特征在于，包括：沿光线方向从物方至像方依次设置的耐压保护窗口(G1)、光路折转镜(G2)、楔形镜(G3)、调焦镜组(G4)、前固定成像组群(G5)和后固定成像组群(G6)，以实现水下对空Snell窗口边缘凝视成像及周视扫描全景成像。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，水下对空成像时，工作波段为450nm～700nm，F#为1.8，成像视场：俯仰不小于50
°
～90
°
，方位360
°
，适配2048
×
2048，像素大小5.5μm可见光探测器。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，凝视成像探测视场不小于40
°×
40
°
，扫描全景成像通过电机带动光路折转镜(G2)、楔形镜(G3)、调焦镜组(G4)、前固定成像组群(G5)和后固定成像组群(G6)及探测器组件绕竖直轴旋转实现。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述耐压保护窗口(G1)为球形弯月形同心超半球透镜(L11)，用于光学系统像差平衡校正。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述光路折转镜(G2)为棱镜或反射镜，实现对Snell窗口边缘光束折转，光束折转48.6
°
，使光束通过透镜组群G2～G6中心，正入射到探测器靶面中心。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述楔形镜(G3)用于校正水体色散，改善光学系统纵向压缩，提升光学系统成像质量。7.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭章贤，黄则兵，吴耀，张伟，莫时骏，柴炎，
申请(专利权)人：湖北久之洋红外系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：