CN212749371U - 微光红外光学图像融合双物镜光学结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种微光红外光学图像融合双物镜光学结构，包括共用接收镜、分光镜、反射镜、微光系统、红外系统、图像处理器、显示器OLED、目镜；微光系统由微光物镜系统、低照度CMOS，红外系统由红外物镜系统、非制冷型图像传感器组成，图像处理器将红外图像与微光图像进行融合并在OLED上显示，使用目镜观察OLED上显示的探测对象所成的像；双物镜光学系统所成的像经放大倍率匹配，相同视场的畸变匹配，满足光学图像融合的要求。
Description
技术领域
本实用新型属于光学技术领域，涉及一种微光红外光学图像融合双物镜光学结构，适用于微光红外光学图像融合。
背景技术
随着科学技术的日益发展，针对探测、侦察等需求也越来越严格，需要光学系统在能够实现迅速与有效的捕捉的同时，还需保证跟踪精度，确保该设计能够有效应对预期的探测任务。微光成像能够提供较为充足的细节信息，且随着长时间的发展，技术日趋成熟，但缺点是成像质量较易面临干扰，而且难以高效探测与辨识存在的隐藏目标；红外成像具有支持较大范围的覆盖、可昼夜交替工作，成像效果可避免光照以及天气等构成的干扰等优势，但成像准确性不足、成像效果也异于人眼的观察习惯等缺点也不容不过忽视。采用微光、红外双波段光学成像的方案，可对特定物体实现相应的双波段辨识，然后利用分光系统分光，将微光与长波红外分别传送到各自的光路结构中成像，这两种成像方式具有良好的互补性，双波段融合成像技术已经成为未来发展的重要方向。
实用新型内容
针对微光红外光学图像融合的成像要求，本实用新型提供了一种微光红外光学图像融合双物镜光学结构，双物镜光学结构由一个微光物镜和一个红外物镜组成。
本实用新型是通过如下技术方案实现的：
微光红外光学图像融合双物镜光学结构，包括共用接收透镜、分光镜、反射镜、微光系统、红外系统、图像处理器、显示器OLED和目镜，微光系统由微光物镜系统、用于对微光物镜系统的成像进行接收的低照度CMOS组成，红外系统由红外物镜系统和用于对红外物镜系统的成像进行接收的非制冷型图像传感器组成；探测对象的光线通过共用接收透镜进入分光镜后进入红外物镜系统的同时通过反射镜进入微光物镜系统；
微光物镜系统由沿光轴方向共轴依次排列的微光物镜第一透镜、微光物镜第二透镜、微光物镜第三透镜和微光物镜第四透镜组成，第一透镜、微光物镜第二透镜、微光物镜第三透镜和微光物镜第四透镜的面型均为球面；
红外物镜系统由沿光轴方向共轴依次排列的红外物镜第一透镜、红外物镜第二透镜和红外物镜第三透镜组成，红外物镜第一透镜、红外物镜第二透镜和红外物镜第三透镜面型均为球面，低照度CMOS和非制冷型图像传感器与图像处理器连接，通过图像处理器将红外图像与微光图像进行融合，融合后的图像在OLED上显示，使用目镜观察OLED上显示的探测对象所成的像。
进一步的技术方案为：
微光物镜系统的F数为4.1，红外物镜系统的F数为3.1。
与现有技术相比本实用新型的有益效果是：
本实用新型提供的微光红外光学图像融合双物镜光学结构，前端通过共用接收透镜采集目标的光学信息，通过分光镜及反射镜将微光与长波红外分别传送到各自的光路结构中成像，这两种成像方式具有良好的互补性，可对特定物体实现相应的双波段辨识，通过图像处理器将红外图像与微光图像进行融合，融合后的图像在OLED上显示，使用目镜观察OLED上显示的探测对象所成的像。本实用新型提供的微光红外光学图像融合双物镜光学结构具有视场匹配、放大倍率匹配、畸变匹配等特点，能够满足微光红外光学图像融合的成像要求。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：
图1是本实用新型的实施例1提供的微光红外光学图像融合双物镜光学结构的光学结构示意图。
图2是本实用新型的实施例1的微光物镜的像差曲线。
图3是本实用新型的实施例1的红外物镜的像差曲线。
图4是本实用新型的实施例1的微光物镜的传递函数。
图5是本实用新型的实施例1的红外物镜的传递函数。
图中：1.共用接收透镜，2.分光镜，3.红外物镜第一透镜，4.红外物镜第二透镜，5.红外物镜第三透镜，6.非制冷红外探测器，7.反射镜，8.微光物镜第一透镜，9.微光物镜第二透镜，10.微光物镜第三透镜，11.微光物镜第四透镜，12.低照度CMOS，13.图像处理器，14.OLED，15.目镜。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作详细的描述：
本实用新型提供的微光红外光学图像融合双物镜光学结构的工作原理和过程如下：
第一步选取成像器件，根据成像器件计算微光物镜的焦距、红外物镜的焦距：
微光系统图像传感器选用低照度CMOS12，红外系统传感器选用非制冷红外探测器6，计算公式如下：
第二步根据计算好的焦距以及选择的显示器OLED 14及与之匹配的目镜，微光物镜的放大倍率、红外物镜的放大倍率：
根据以上计算结果可知，微光与红外系统的设计视场满足微光与红外融合装置的技术要求，且微光系统与红外系统的视场是匹配的，据此计算得出的系统放大倍率也是匹配的，有利于后期图像融合处理。在光学设计过程中,特意控制微光物镜和红外物镜的畸变，主要在四个典型视场进行畸变的控制，分别是全视场、0.7视场、0.5视场、0.3视场，保证微光与红外产生的畸变一致。
考虑到零件的加工误差和装调误差，在实际装配过程中先装调好微光物镜,确定其焦距及与低照度CMOS的轴向间隔数值，通过理论计算得到能保证双物镜放大倍率匹配的红外物镜焦距，通过计算出的红外物镜焦距，查找到对应的红外第一物镜3、红外第二物镜4、红外物镜第三透镜5以及非制冷红外探测器6的轴向间隔数值。微光与红外物镜均做了调焦的设计，通过顺时针拧动调焦轮减小最后镜面与靶面的距离，逆时针拧动调焦轮增大最后镜面与靶面的距离，保证了装调出来的双物镜焦距正确，从而满足双物镜的放大倍率匹配的要求。
实施例1：
图1为实施例1的微光红外光学图像融合双物镜光学结构，如图1所示红外物镜沿光轴方向共轴依次排列着依次排列着红外物镜第一透镜3、微光物镜第二透镜4、微光物镜第三透镜5；微光物镜沿光轴方向共轴依次排列着微光物镜第一透镜8、微光物镜第二透镜9、微光物镜第三透镜10、微光物镜第四透镜11，微光物镜与红外物镜的调焦均可通过拧动调焦轮改变最后镜面与靶面间距离来实现，在光学设计过程中,特意控制微光物镜和红外物镜的畸变，主要在四个典型视场进行畸变的控制，分别是全视场、0.7视场、0.5视场、0.3视场。即光学设计过程中就已经对双物镜光学结构进行了畸变匹配设计。本光学结构的系统数据如表1所示，本光学结构的设计数据如表2、表3。
表1
表2
表3
Claims (2)
1.微光红外光学图像融合双物镜光学结构，其特征在于，包括共用接收透镜(1)、分光镜(2)、反射镜(7)、微光系统、红外系统、图像处理器、OLED(14)和目镜(15)，微光系统由微光物镜系统、用于对微光物镜系统的成像进行接收的低照度CMOS(12)组成，红外系统由红外物镜系统和用于对红外物镜系统的成像进行接收的非制冷红外探测器(6)组成；探测对象的光线通过共用接收透镜(1)进入分光镜(2)后进入红外物镜系统的同时通过反射镜(7)进入微光物镜系统；
微光物镜系统由沿光轴方向共轴依次排列的微光物镜第一透镜(8)、微光物镜第二透镜(9)、微光物镜第三透镜(10)和微光物镜第四透镜(11)组成，第一透镜(8)、微光物镜第二透镜(9)、微光物镜第三透镜(10)和微光物镜第四透镜(11)的面型均为球面；
红外物镜系统由沿光轴方向共轴依次排列的红外物镜第一透镜(3)、红外物镜第二透镜(4)和红外物镜第三透镜(5)组成，红外物镜第一透镜(3)、红外物镜第二透镜(4)和红外物镜第三透镜(5)面型均为球面，低照度CMOS(12)和非制冷红外探测器(6)与图像处理器(13)连接，通过图像处理器(13)将红外图像与微光图像进行融合，融合后的图像在OLED(14)上显示，使用目镜(15)观察OLED(14)上显示的探测对象所成的像。
2.根据权利要求1所述的微光红外光学图像融合双物镜光学结构，其特征在于，微光物镜系统的F数为4.1，红外物镜系统的F数为3.1。
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