CN103631007A

CN103631007A - 一种可以叠加显示图文信息的多光谱段多接收器目标图像信息光学处理系统

Info

Publication number: CN103631007A
Application number: CN201310649725.9A
Authority: CN
Inventors: 王丽铭
Original assignee: KUNMING TENGYANG OPTICAL INSTRUMENT CO Ltd
Current assignee: KUNMING TENGYANG OPTICAL INSTRUMENT CO Ltd
Priority date: 2013-12-06
Filing date: 2013-12-06
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2033-12-06
Also published as: CN103631007B

Abstract

一种可以叠加显示图文信息的多光谱段多接收器目标图像信息光学处理系统，本发明成像光学系统中带有由三片式物镜（1）、屋脊棱镜（2）、由三块棱镜胶合组成的等腰棱镜组构成的棱镜系统。本发明可以最大限度的发挥光学系统的潜能，可以执行更多的任务。使产品具有更多的功能。

Description

一种可以叠加显示图文信息的多光谱段多接收器目标图像信息光学处理系统

技术领域

本发明属一种可以叠加显示图文信息的多谱光段多接收器目标图像信息光学处理系统。

背景技术

现有的成像光学系统只有对目标图像成像的功能，而没有信息处理的能力。比如目视观察系统只是在一定光谱段提供观察的图像，而摄像系统只是在一定光谱段对目标进行摄像。如要对目标图像进行运算，进行一定信息处理，则要采用电子系统，有计算机才能实现，系统构成复杂，造价格高昂。光机电系统复杂，体积庞大。

同时，现有的成像光学系统只有对目标图像特定谱段成像的功能，对不同光谱段的进行处理时，需要几套光学系统，比如红外一套，白光一套，各自独立，相互之间没有关联，体积庞大，组织冗杂，要多人同时工作才能对目标不同光谱段的信息进行处理。复杂而冗余，相互功能和结构重叠的系统，也不是最优化的结构，光学系统的潜能并没有完全发挥出来。

而现代光学日益复杂的光电子产品，希望在较小的体积内集成多种功能，比如多光谱段的信息处理，多信号源的目标处理，这时，前面所述的方法就有很大的局限，不能满足要求。

发明目的

本发明的目的正是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种经过适当设计使光学系统可以对目标图像进行一定的光学信息处理，对不同光谱段实行不同通道的传输并作并行处理，把目标经过处理获取的相关信息与目标图像实现光学叠加十分清晰地以较大的视场实时显示。本发明可以最大限度的发挥光学系统的潜能，可以执行更多的任务。使产品具有更多的功能。

本发明由于集成在一个系统，不同谱段的信息可以有机整合，产品体积紧凑。当一只光路对目标进行可见光/（一定光谱段）摄像观察时，另一只光路可对目标的红外/（不同的光谱段）信息进行处理，提取目标的诸如温度，距离等信息，并回馈显示在观察光路中。可用于大地测量，医疗仪器，激光测距，可以在警用，军用光学系统中发挥作用。

本发明适用于有限距离目标和无穷远目标的多光谱成像系统。

对白光系统，当目标为有限距离时，可以在比如显微镜的像场叠加图文信息，比如，目标温度，时间，可以显示目标理想的参考标准图像等。

本发明当目标位于无穷远时，用之于望远镜，复合成激光测距望远镜，带数显指南针的望远镜等。利用系统图像传感器A和图像传感器B中的一个面，放置激光发射器件或激光接收器件，另外一个面做观察接收像面，显示器可以在观察图像上叠加目标距离，移动速度，方位角等需求信息。对摄像系统，可以在两个谱段分别捕获目标的信息，记录不同光谱下的目标状态，比如可见光图像，红外图像，或紫外图像，获取目标不同谱段信息。使观察功能与目标信息处理机及显示实现无缝拼接，成为一个有机结合的完美的产品。

应用特例

把本发明的图像传感器A换成目镜，即直接以人眼做图像传感器，则构成了一个直视望远系统。在用可见光谱段正像成像观察的同时，可对另外一图像传感器B在另外的光谱段进行与可见光成像光束互不相干的处理。

本发明的空间结构特点也使该发明能与光电显示器件无缝组合，形成具有集正像，多光谱并行工作，图文信息显示等多功能于一体的组件。

这样的显示方式的优点还在于，当图文信息显示不工作时，白光观察窗口完整的视场不被切割，光学性能也不被干扰。该系统结构紧凑，光路逻辑简单明了，零件加工工艺简单。

具体的可以做成激光测距望远镜。在对可见光成像光束正像的同时，另外一只光路进行激光发射或接收，以实现激光测距。测量的距离以字符方式通过显示器件实时显示在目视视场中。

本发明是通过如下技术方案来实现的。

一种可以叠加显示图文信息的多光谱段多接收器目标图像信息光学处理系统，本发明成像光学系统中带有由三片式物镜、屋脊棱镜由三块棱镜胶合组成的等腰棱镜组构成的棱镜系统；

其中，等腰棱镜组设置为由等腰棱镜、直角棱镜A、直角棱镜B组合而成，其中直角棱镜A与直角棱镜B形状相同并分别对称靠接在等腰棱镜的两个等腰面上，形成分光面A和分光面B；在距等腰棱镜的反射透射面一段距离上设有与反射透射面平行的成像透镜B，并设置一个反射镜位于成像透镜B上方；在屋脊棱镜反射透射面上方分别设有成像透镜A和显示器，显示器的图像经由屋脊棱镜反射透射面反射到成像透镜A，经过反射镜再通过成像透镜B将成像投至分光面A反射；在等腰棱镜的反射透射面上方平行设有图像传感器B，在直角棱镜B的外侧设有图像传感器A, 图像传感器B与图像传感器A，两者的出射光轴相交在分光面B上。

本发明直角棱镜和等腰棱镜之间设有分光膜，在所有分光面上设有按所要求的光谱透射或反射的膜层。

本发明所述三片式物镜按目标物体的实际要求按光学原理设计成望远物镜或摄影物镜或显微物镜。

本发明叠加的图文信息为图形或标志或符号或文字。

本发明当显示器工作时，图像传感器完整的视场不被切割，光学性能也不被干扰。

本发明工作原理是，从目标物体过来的多光谱复合光线由设置的物镜成像，进入屋脊棱镜，在棱镜内经过两次反射后出射，穿过屋脊棱镜反射透射面，进入直角棱镜。穿过分光面A，被等腰棱镜的反射面反射，到达分光面B，部分光谱的光线直接穿过分光面B，从直角棱镜出射，到达图像传感器A；另外一部分光谱的光线在分光面B被反射，从棱镜的面出射，到达图像传感器B。这样系统可以把复合光谱的光线按一定要求使不同光谱的光线以不同的通道到达不同的图像传感器，进行不同的处理。

显示器的入射光线经过屋脊棱镜的面反射，到达成像透镜A，再经过平面反射镜反射，由成像透镜B成像,由等腰棱镜的面进入等腰棱镜组，在分光面A被反射到反射透射面，并经反射透射面全反射到达分光面B，部分光谱的光线直接穿过分光面B，从直角棱镜出射，到达图像传感器A，这一部分光谱的光线将和物镜入射的光场合像于图像传感器A；另外一部分光谱的光线在分光面B被反射，从棱镜(4)的反射透射面出射，到达图像传感器B。成像透镜按光学成像原理设计，可以使图文信息大视场高清晰度成像。这样棱镜组可以把复合光谱的光线按一定要求使不同光谱的光线以不同的通道到达不同的传感器，按要求进行不同的处理。

本发明由于显示投影的视场很大，如采用点阵式可编程显示器件，可以显示任何需要显示的图文信息。

本发明的有益效果是，传统的图像记录和观察的光学系统，只有成像的功能。本发明经过适当设计使光学系统可以对目标图像进行一定的光学信息处理，对不同光谱段实行不同通道的传输并作并行处理，把目标经过处理获取的相关信息与目标图像实现光学叠加十分清晰地以较大的视场实时显示。运用本发明，系统的潜能得以提升，在原来单一的图像传输的基础上，可以做到：

1，可以对不同光谱段以不同的通道进行不同的并行处理，

2，本发明当的优点还在于显示器不工作时，图像传感器完整的视场不被切割，原有的光学性能没有牺牲。

3，本发明显示投影的视场很大，采用点阵式可编程显示器件，可以显示任何需要显示的图文信息。这有可能从根本上颠覆原有光学产品成像，观察，记录的概念，使系统升级成一个复合的图像信息光学处理系统。

4，相对于用纯电子手段进行图像的显示和处理，本发明有不丢失原有光学信息，实时性强，系统构成简单集成的特点。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明叠加图文信息的示意图。

图中标号说明：1，三片式物镜。2，屋脊棱镜。3，直角棱镜A。4，等腰棱镜。5，直角棱镜B。6，图像传感器A。7，图像传感器B。8，显示器。9，成像透镜A。10，反射镜。11，成像透镜B。12，屋脊棱镜反射（内反，外反）透射面。13，分光面A。14，分光面B。15，反射透射面。

具体实施方式

见图1，图2，一种可以叠加显示图文信息的多光谱段多接收器目标图像信息光学处理系统，本发明成像光学系统中带有由三片式物镜1、屋脊棱镜2、由三块棱镜胶合组成的等腰棱镜组构成的棱镜系统；

其中，等腰棱镜组设置为由等腰棱镜4、直角棱镜A3、直角棱镜B5组合而成，其中直角棱镜A3与直角棱镜B5形状相同并分别对称靠接在等腰棱镜2的两个等腰面上，形成分光面A13和分光面B14；在距等腰棱镜4的反射透射面15一段距离上设有与反射透射面15平行的成像透镜B11，并设置一个反射镜10位于成像透镜B11上方；在屋脊棱镜反射透射面12上方分别设有成像透镜A9和显示器8，显示器8的图像经由屋脊棱镜反射透射面12反射到成像透镜A9，经过反射镜10再通过成像透镜B11将成像投至分光面A13反射；在等腰棱镜4的反射透射面15上方平行设有图像传感器B7，在直角棱镜B5的外侧设有图像传感器A6, 图像传感器B7与图像传感器A6，两者的出射光轴相交在分光面B14上。

本发明直角棱镜3和等腰棱镜4之间设有分光膜，在所有分光面上设有按所要求的光谱透射或反射的膜层。

本发明所述1，三片式物镜按目标物体的实际要求按光学原理设计成望远物镜或摄影物镜或显微物镜。

本发明叠加的图文信息为图形或标志或符号或文字。

本发明当显示器8不工作时，图像传感器完整的视场不被切割，光学性能也不被干扰。

本发明工作原理是，从目标物体过来的多光谱复合光线由设置的物镜成像，进入屋脊棱镜2，在棱镜2内经过两次反射后出射，穿过面12，进入直角棱镜3。穿过分光面A13，被等腰棱镜的反射面15反射，到达分光面B14，部分光谱的光线直接穿过分光面B14，从直角棱镜出射，到达图像传感器A6；另外一部分光谱的光线在分光面B14被反射，从棱镜4的面15出射，到达图像传感器B7。这样系统可以把复合光谱的光线按一定要求使不同光谱的光线以不同的通道到达不同的图像传感器，进行不同的处理。

显示器8的入射光线经过屋脊棱镜的面12反射，到达成像透镜A9，再经过平面反射镜10反射，由成像透镜B11成像,由等腰棱镜4的面15进入等腰棱镜组，在分光面A13被反射到面15，并经面15全反射到达分光面B14，部分光谱的光线直接穿过分光面B14，从直角棱镜出射，到达图像传感器A6，这一部分光谱的光线将和物镜1入射的光场合像于图像传感器A6；另外一部分光谱的光线在分光面B14被反射，从棱镜4的面15出射，到达图像传感器B7。成像透镜9和11按光学成像原理设计，可以使图文信息大视场高清晰度成像。这样棱镜组可以把复合光谱的光线按一定要求使不同光谱的光线以不同的通道到达不同的传感器，按要求进行不同的处理。

见图2,本发明由于显示投影的视场很大，如采用点阵式可编程显示器件，可以显示任何需要显示的图文信息。

叠加图文信息的一个特例。显示可以是图形，标志，符号，文字。

本例是两行文字显示，上面一行可以显示角度，或温度，或高度等，可带单位度，或英寸。下面一行四位数字显示，可待单位m或Y（码)。

Claims

1.一种可以叠加显示图文信息的多光谱段多接收器目标图像信息光学处理系统，其特征在于，成像光学系统中带有由三片式物镜（1）、屋脊棱镜（2）、由三块棱镜胶合组成的等腰棱镜组构成的棱镜系统；

其中，等腰棱镜组设置为由等腰棱镜（4）、直角棱镜A（3）、直角棱镜B（5）组合而成，其中直角棱镜A（3）与直角棱镜B（5）形状相同并分别对称靠接在等腰棱镜（2）的两个等腰面上，形成分光面A（13）和分光面B（14）；在距等腰棱镜（4）的反射透射面(15)一段距离上设有与反射透射面（15）平行的成像透镜B（11），并设置一个反射镜（10）位于成像透镜B（11）上方；在屋脊棱镜反射透射面（12）上方分别设有成像透镜A(9)和显示器（8），显示器（8）的图像经由屋脊棱镜反射透射面（12）反射到成像透镜A（9），经过反射镜（10）再通过成像透镜B（11）将成像投至分光面A（13）反射；在等腰棱镜（4）的反射透射面（15）上方平行设有图像传感器B（7），在直角棱镜B（5）的外侧设有图像传感器A（6）, 图像传感器B（7）与图像传感器A（6），两者的出射光轴相交在分光面B(14)上。

2.根据权利要求1所述的一种可以叠加显示图文信息的多光谱段多接收器目标图像信息光学处理系统，其特征在于，直角棱镜(3)和等腰棱镜(4) 之间设有分光膜，在所有分光面上设有按所要求的光谱透射或反射的膜层。

3.根据权利要求1所述的一种可以叠加显示图文信息的多光谱段多接收器目标图像信息光学处理系统，其特征在于，所述（1），三片式物镜按目标物体的实际要求按光学原理设计成望远物镜或摄影物镜或显微物镜。

4.根据权利要求1或2或3或4所述的一种可以叠加显示图文信息的多光谱段多接收器目标图像信息光学处理系统，其特征是，叠加的图文信息为图形或标志或符号或文字。