一种红外拼接成像装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种红外拼接成像装置，是共孔径多焦点红外光学设备，属于红外拼接成像技术领域，广泛适用于高分辨率、大视场的视场拼接成像。它包括分别与连接体固定连接的前组同心物镜系统，棱锥反射镜系统及后组转像镜系统；前组同心物镜系统包括一组同心物镜及物镜调焦装置；棱锥反射镜系统包括棱锥反射镜和镜座，还有棱锥反射镜系统调整装置；后组转像镜系统包括折射元件与衍射元件，还有后组转像镜系统调整装置。其优点在于：在不降低分辨率的前提下将红外拼接成像系统的视场扩大至少一倍；能够充分的利用现有的红外探测器资源，发挥其潜力；在视场拼接过程中没有能量损失；降低了系统渐晕；装置外形紧凑，内部精巧，适用性更强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种红外拼接成像装置，是共孔径多焦点红外光学设备，属于视场拼接型红外拼接成像
，广泛适用于高分辨率、大视场的视场拼接成像。
技术介绍
视场拼接型红外拼接成像装置最大特点在于其视场一般大于普通光电系统，同时具备较高的分辨率。在现代光电成像系统中，系统的视场与分辨率是系统的重要性能指标。视场扩大可以增加系统的观测范围，分辨率提高可以改善系统的成像质量。在红外拼接成像系统中，光学系统焦距和探测器耙面尺寸决定了系统的视场，光学系统的焦距与像元大小则决定了系统的分辨率。红外探测器受制作工艺、填充系数、灵敏度、成品率、成本等多种因素的限制，其靶面尺寸、像元大小与数量也受到限制。在探测器靶面一定的情况下，为了提高成像系统的作用距离和分辨率等总体指标，需要采用长焦距光学系统，但将不可避免地减小系统视场，因此在红外探测器靶面尺寸和像元大小一定的情况下，红外系统视场与分辨率存在相互制约的关系。为了解决这一矛盾，研制高分辨率大视场光电系统，使红外拼接成像系统在具有较高分辨率和较远作用距离的同时，也具有较大的视场范围，大致有以下两种途径 一是釆用高分辨率、大面阵红外焦平面阵列探测器；二是基于现有的小面阵红外探测器，但采用探测器拼接、传感器拼接、单探测器光机扫描或多探测器光束分光等方式，使长焦时的多个小视场拼接成一个大视场，以扩大搜索范围。现有高分辨率大视场系统实现的技术方式分别存在以下主要缺陷1、 过于依赖探测器器件的性能提高，在探测器器件性能受到限制时，系统的视场与分辨率的矛盾关系就凸显出来，如一般采用320X256的小面阵红外探测器，就限制了系统的视场范围；2、 机构复杂，加大了体积、重量、成本。多个传感器直接拼接势必会增加系统的体积与重量，而采用多个光学镜头，也会增加系统的制造成本；3、在分光与拼接成像过程中出现能量衰减。多个传感器拼接方式 与多个分光镜成像方式，均会造成能量衰减，前者由于各个镜头之间的 镜筒遮挡而产生渐晕，后者则因为是分光束分光，在接收能量时会降低 单个光学通道的能量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服现有技术的缺点，提供一种共孔径多焦点 的红外拼接成像装置，采取视场分光与多焦点拼接成像，从而实现在不降低分辨率的前提下将红外拼接成像系统的视场扩大至少一倍；能够充 分的利用现有的红外探测器资源，发挥其潜力；在视场拼接过程中没有 能量损失；降低了系统渐晕；装置外形紧凑，内部精巧，适用性更强。 本专利技术的技术方案是 一种红外拼接成像装置，它包括分别与连 接体固定连接的前组同心物镜系统，棱锥反射镜系统及后组转像镜系统; 所述前组同心物镜系统包括一组用于将物方各个视场进入的主光线无 折转通过同心的物镜球心并成像在形状为球面像面上的同心物镜，该同 心物镜为成像在凹球面上的球面同心物镜，即具有同一个曲率中心，还 安装有物镜调焦装置；所述棱锥反射镜系统包括棱锥反射镜和安装棱 锥反射镜的镜座，还有用来调整机械轴和光轴之间的偏离值的棱锥反射镜系统调整装置；所述后组转像镜系统包括若干个折射元件与用于校正系统的色差与热差的衍射元件，还有后组转像镜系统调整装置。所述的同心物镜由四片透镜组成；同心物镜的凹像面的曲率半径 在数值上就是系统焦距，这个凹球面的表面曲率中心就是入射光瞳和出 射光瞳，也就是孔径光阑的中心。所述的同心物镜的主光线沿光轴通过，轴上光束和轴外光束具有相 同的成像质量。所述的棱锥反射镜至少有四棱锥，以便使物镜出射的能量分为多 路，分别投射到多个后组转像镜系统上，再经过多个探测器成多幅图像， 经过图像拼接后，即可成为一幅完整的大视场图像。所述的棱锥反射镜为四棱锥。所述的棱锥反射镜顶点位于同心物镜一次成像面位置。所述的棱锥反射镜系统调整装置有三个一是用于调整前组同心物镜系统的光轴轴向前后位移的同心物镜微调装置，二是用于调整前组同 心物镜系统光轴平行的、安装在镜座径向上的反射镜第一微调装置；三 是用于调整棱锥反射镜反射面法向与后组光轴之间的角度的安装在棱 锥反射镜后面的反射镜第二微调装置。所述的折射元件至少为1个；所述的衍射元件是具有一个或两个衍 射面的光学透镜，用于校正系统色差与热差，或提高系统成像质量，或 减少系统元件数量。所述的后组转像镜系统调整装置有两个一是用于调整后组透镜与 主光轴之间的光学间隔的后组调整环；二是用于调整后组光轴与相应棱 锥反射镜反射面法线共面且保持正确角度关系的后组透镜与连接座连 接法兰上的法兰螺钉；。所述的同心物镜的材料为低折射率的红外材料,选自氟化物，或红 外玻璃。本专利技术主要具有突出的实质性特点和显著的进步，其优点在于1、 能够在不降低分辨率的前提下将红外拼接成像系统的视场扩大 至少一倍，提高了系统的使用性能。通过同心物镜、二次成像、多路分 光、分段热设计、光机一体化精密设计等多种手段，解决了视场拼接式 高分辨率大视场红外光学系统的关键技术，实现大视场光学系统与多探测器的高质量组合成像，视场扩大。2、 能够充分的利用现有的红外探测器资源，发挥其潜力。共孔径 多焦点红外光学系统，将同心物镜共孔径成像技术与多路分光成像技术 相结合，利用多个小面阵红外探测器进行拼接成像，在保证系统分辨率 不变基础上扩大视场一倍，实现了相当于大面阵探测器的成像效果。而 且，此技术同样可以推广应用到大面阵红外探测器上，以获得更大的视 场。3、 在视场拼接过程中没有能量损失。与其它的视场拼接型红外系 统相比，本专利技术利用同心物镜与棱锥反射镜实现视场分光，从而避免了 在视场拼接中的能量损失。系统采用二次成像方式，实现了 100%冷光 阑效应，最大限度了降低了系统渐晕。4、 系统外形紧凑，内部精巧，适用性更强。与其它的视场拼接型 红外系统相比，本专利技术通过前组共孔径成像方式，有效的减小了系统前 部外形尺寸，而系统的一体化总体设计则实现了各视场通道与探测器的 精确配准。附图说明图1、是本专利技术红外拼接成像装置的结构图2、是本专利技术红外拼接成像装置的同心物镜简图3、是本专利技术红外拼接成像装置的原理示意图。图l中l一前组同心物镜系统， 1.1—同心物镜， 1.2—物镜调焦装置；2—棱锥反射镜系统，2.1 —棱锥反射镜， 2.2—镜座: 2.3 —棱锥反射镜系统调整装置，2.31—同心物镜微调装置，2.32—反 射镜第一微调装置；2.33—反射镜第二微调装置； 3—后组转像镜 系统，3.1 —折射元件，3.2—衍射元件，3.3—后组转像镜系统调整装置； 4-连接体； 5-微型电机。具体实施例方式结合附图和实施例对本专利技术作进 一 步说明如下 实施例1:如图1、 2、 3所示， 一种红外拼接成像装置，有一个连接体4，分 别与连接体4固定连接的有前组同心物镜系统1，棱锥反射镜系统2及 后组转像镜系统3，其中前组同心物镜系统1及棱锥反射镜系统2分 别与连接体4在两端轴向上固定连接，后组转像镜系统3以径向固定在 连接体4外周面上，且靠近棱锥反射镜系统2的一端；所述前组同心物 镜系统l有一组用于将物方各个视场进入的主光线无折转通过同心的 物镜球心并成像在形状为球面像面上的同心物镜1.1，该同心物镜1.1 为成像在凹球面上的球面同心物镜，即具有同一个曲率中心，还安装有 物镜调焦装置1.2，同心物镜的凹像面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种红外拼接成像装置，其特征在于，它包括分别与连接体（４）固定连接的前组同心物镜系统（１），棱锥反射镜系统（２）及后组转像镜系统（３）；所述前组同心物镜系统（１）包括一组用于将物方各个视场进入的主光线无折转通过同心的物镜球心并成像在形状为球面像面上的同心物镜（１．１），该同心物镜（１．１）为成像在凹球面上的球面同心物镜，即具有同一个曲率中心，还安装有物镜调焦装置（１．２）；所述棱锥反射镜系统（２）包括棱锥反射镜（２．１）和安装棱锥反射镜的镜座（２．２），还有用来调整机械轴和光轴之间的偏离值的棱锥反射镜系统调整装置（２．３）；所述后组转像镜系统（３）包括若干个折射元件（３．１）与用于校正系统的色差与热差的衍射元件（３．２），还有后组转像镜系统调整装置（３．３）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，杨长城，李升辉，吴学鹏，耿安兵，熊涛，张泉，
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：发明
国别省市：83[中国|武汉]