CN218272912U - 双光光学融合系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双光光学融合系统，包括分光组件、第一波段光成像组件、第二波段光成像组件及合光镜片，分光组件包括入曈镜片及分光镜片，以将射入入曈镜片的光经过分光镜片后分为沿第一光轴传播的第一波段光和沿第二光轴传播的第二波段光；第一波段光成像组件沿第一光轴设置以将第一波段光成像于第一光轴上的第一像面得到第一图像；第二波段光成像组件沿第二光轴设置以将第二波段光成像于第二光轴上的第二像面得到第二图像；第一图像和第二图像分别从不同方向入射合光镜片，以融合成沿融合光轴传播的融合光。两个波段的光沿同一光轴进入分光组件，减少光轴不重合带来的不同距离的瞄准视差，避免图像在融合时出现不重合和拖影的问题。

Description

双光光学融合系统

技术领域

本实用新型涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种双光光学融合系统。

背景技术

随着户外运动的发展，人们对瞄准镜的精度和体验感要求不断提升。白光瞄准镜只能满足日间户外瞄准的需求，红外瞄准镜的优势体现在夜间无光环境下对热源目标的探测，两者各有优势，但是又各有缺点。白光和红外双光融合的产品可实现全天候的目标的识别和探测。

现有的双光融合产品通常都是非共轴系统，即白光的光轴和红外的光轴不共轴，有一定的基线距离。目标在移动的过程中，由于目标与瞄准镜之间的距离在发生变化，导致图像在融合时随着距离的变化出现不重合和拖影的现象，不能实时保证白光和红外图像始终融合。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种双光光学融合系统，以解决现有双光不共轴而导致图像在融合过程中出现不重合和拖影现象的问题。

一种双光光学融合系统，包括：

分光组件，包括入曈镜片及分光镜片，以将射入所述入曈镜片的光经过所述分光镜片后分为沿第一光轴传播的第一波段光和沿第二光轴传播的第二波段光，所述第一波段光与所述第二波段光的波段范围不同，所述第一光轴与所述第二光轴的方向不同；

第一波段光成像组件，沿所述第一光轴设置，以将所述第一波段光成像于所述第一光轴上的第一像面得到第一图像；

第二波段光成像组件，沿所述第二光轴设置，以将所述第二波段光成像于所述第二光轴上的第二像面得到第二图像；以及

合光镜片，所述第一图像和所述第二图像分别从不同方向入射所述合光镜片，以融合成沿融合光轴传播的融合光。

在一些实施例中，所述合光镜片包括倾斜于所述融合光轴的半透半反膜，所述第一图像和所述第二图像在所述半透半反膜处进行融合。

在一些实施例中，所述半透半反膜对可见光的透过率高于对可见光的反射率。

在一些实施例中，所述合光镜片具有位于所述融合光轴上的透射侧和位于所述融合光轴一侧的反射侧，所述双光光学融合系统还包括用于显示所述第一图像的第一显示屏，所述第二像面位于所述融合光轴上且所述第二像面的光直接进入所述透射侧，所述第一显示屏设置于所述合光镜片的反射侧且与所述第二像面共轭设置；

或者，所述合光镜片具有位于所述融合光轴上的透射侧和位于所述融合光轴一侧的反射侧，所述双光光学融合系统还包括用于显示所述第一图像的第一显示屏和用于显示所述第二图像的第二显示屏，所述第一显示屏设置于所述反射侧，所述第二显示屏设置于所述透射侧，所述第一显示屏和所述第二显示屏共轭设置。

在一些实施例中，所述分光镜片分别与所述第一光轴和所述第二光轴成45°夹角。

在一些实施例中，所述分光镜片上靠近所述入瞳镜片的一面具有分光膜，所述分光膜对所述第一波段光的反射率＞90％、对所述第二波段光的透过率＞90％。

在一些实施例中，所述第一波段光成像组件包括多个沿所述第一光轴设置的透红外材料镜片及红外传感器，所述红外传感器与所述第二光轴平行设置，所述第一像面位于所述红外传感器上；

或者，所述第一波段光成像组件包括多个沿第一光轴设置的透微光材料镜片及微光传感器，所述微光传感器与所述第二光轴平行设置，所述第一像面位于所述微光传感器上。

在一些实施例中，所述第二波段光成像组件包括沿所述第二光轴设置的成像透镜和成像低色散镜片；

或者，所述第二波段光成像组件包括沿所述第二光轴设置的成像透镜、成像低色散镜片以及微光传感器，所述微光传感器与所述第二光轴垂直。

在一些实施例中，所述入曈镜片为非球面型的宽光谱镜片，所述入曈镜片的透光光谱包括所述第一波段光和所述第二波段光。

在一些实施例中，还包括沿所述融合光轴设置的转向组件，所述融合光通过所述转向组件于第三像面成像形成融合图像。

在一些实施例中，所述转向组件包括沿所述融合光轴设置的转向透镜和转向低色散镜片，所述转向透镜和所述转向低色散镜片可分别沿所述融合光轴移动，以改变所述融合图像的放大倍率。

在一些实施例中，还包括沿所述融合光轴设置在所述第三像面后端的目镜组件，所述目镜组件包括多个镜片且靠近出曈位置的镜片为双凸的正透镜。

在一些实施例中，所述第一波段光为红外光，所述第二波段光为白光；

或者，所述第一波段光为红外光，所述第二波段光为微光；

或者，所述第一波段光为微光，所述第二波段光为白光。

本实用新型提供的双光光学融合系统，包含第一波段光和第二波段光的光束都是先射入入曈镜片，然后在分光镜片的作用下分别沿不同的光轴进行传播，使得第一波段光和第二波段光沿同一光轴射入入曈镜片，无需在装夹过程中反复调整光轴，减少不同波段光的光轴不重合带来的不同距离的瞄准视差，避免图像在融合时不重合和拖影的问题。同时第一图像和第二图像是在合光镜片的作用下进行融合，即以光学融合的方式进行融合，而不是通过电子融合的方式进行融合，可以避免电子融合过程中在不同距离上镜像容易出现视差从而带来的重影问题。

附图说明

图1为本实用新型实施例一提供的光束在呈高倍率状态的双光光学融合系统中传播时的示意图；

图2为图1中所示双光光学融合系统的结构示意图；

图3为本实用新型实施例一提供的光束在呈低倍率状态的双光光学融合系统中传播时的示意图；

图4为本实用新型实施例二提供的双光光学融合系统的结构示意图；

图5为本实用新型实施例三提供的分光组件、第一波段光成像组件、第二波段光成像组件以及光学融合组件的结构示意图。

图中：1、双光光学融合系统；10、分光组件；12、第一波段光成像组件；14、第二波段光成像组件；16、合光镜片；18、入曈镜片；20、分光镜片；21、第一光轴；22、第一波段光；23、第二光轴；24、第二波段光；26、第二像面；28、融合光轴；29、融合光；30、透红外材料镜片；32、红外传感器；34、第一显示屏；36、成像透镜；38、成像低色散镜片；40、透射侧；42、反射侧；44、转向组件；46、转向透镜；48、转向低色散镜片；50、第三像面；52、目镜组件；54、镜片；56、出曈位置；58、透微光材料镜片；60、微光传感器；62、第二显示屏。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

需要说明的是，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、内、外、顶部、底部……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

还需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，该元件可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。

请参阅图1至图3，本实用新型实施例一提供的一种双光光学融合系统1，适用于瞄准镜或望远镜等。双光光学融合系统1包括分光组件10、第一波段光成像组件12、第二波段光成像组件14以及合光镜片16。

分光组件10包括入曈镜片18和分光镜片20，分光组件10用于将射入入曈镜片18的光经分光镜片20后分为沿第一光轴21传播的第一波段光22和沿第二光轴23传播的第二波段光24，其中，第一波段光22与第二波段光24的波段范围不同，第一光轴21与第二光轴23的方向不同。也即，包含第一波段光22和第二波段光24的光束射入入曈镜片18，然后再由分光镜片20使第一波段光22和第二波段光24分别沿不同方向的光轴传播。此种设置方式，使得第一波段光22和第二波段光24沿同一光轴射入入曈镜片18，因此在装夹过程中不需要反复调整光轴，减少了不同波段光的光轴不重合带来的不同距离的瞄准视差，避免图像融合时不重合和拖影的问题，而且两种不同波段的光共用一个入曈镜片18，有利于减小双光光学融合系统1的整体体积。

第一波段光成像组件12沿第一光轴21设置，以将第一波段光22成像于第一光轴21上的第一像面得到第一图像。第二波段光成像组件14沿第二光轴23设置，以将第二波段光24成像于第二光轴23上的第二像面26得到第二图像。

第一图像和第二图像分别从不同方向入射合光镜片16，合光镜片16将第一图像和第二图像融合成沿融合光轴28传播的融合光29。将第一图像和第二图像利用合光镜片16以光学融合的方式进行融合，而不是电子融合，可以避免电子融合过程中在不同距离上镜像容易出现视差而带来的重影问题。

在本实施例中，第一波段光22为红外光，第二波段光24为可见光，例如白光。分光组件10和第一波段光成像组件12配合形成红外系统，分光组件10和第二波段光成像组件14配合形成可见光系统。

入曈镜片18为非球面型的宽光谱镜片，该入曈镜片18的透光光谱包括第一波段光22和第二波段光24，以供第一波段光22和第二波段光24透过，从而使第一波段光22和第二波段光24能够以共轴形式即沿同一光轴进入双光光学融合系统1。入曈镜片18使用非球面型镜片，一方面可以提升红外系统的性能，另一方面可以提升可见光系统的分辨率。

入曈镜片18的具体材质不进行限定，只要能供第一波段光22和第二波段光24通过即可。具体地，在本实施例中，入曈镜片18由ZnS(硫化锌)材料制成，并能供436～686nm的可见光和8～12um的红外光透过。

第一波段光成像组件12沿第一光轴21设置，第二波段光成像组件14沿第二光轴23设置，第一光轴21和第二光轴23相互垂直，分光镜片20分别与第一光轴21和第二光轴23成45°夹角，也即，分光镜片20既与第一光轴21成45°夹角，同时又与第二光轴23成45°夹角。包含第一波段光22第二波段光24的光束透过入曈镜片18到达分光镜片20后，第一波段光22被分光镜片20反射后沿第一光轴21传播，第二波段光24透过分光镜片20后沿第二光轴23传播，从而将一束光分成两束向两垂直方向传播的光。具体地，在本实施例中，分光组件10的光轴、融合光轴28、以及第二光轴23共线。

在一些实施例中，分光镜片20为双光镀膜分光片，即通过在镜片表面镀膜以将两种不同波段的光分开的分光片。分光镜片20上靠近入瞳镜片18的一面具有分光膜，分光膜对第一波段光22的反射率＞90％，对第二波段光24的透过率＞90％。具体地，分光镜片20包括分光镜片本体和设于分光镜片本体靠近入瞳镜片18一侧的分光膜。通过在分光镜片本体上设置分光膜，使得到达分光镜片20的第一波段光22有超过90％部分可以被分光膜反射进入第一光轴21，第二波段光24有超过90％的部分可以透过分光膜进入第二光轴23，有利于提升第一图像和第二图像的成像效果。

分光镜片本体的具体材料不进行限定，只要第一波段光22能够通过即可。在本申请中，分光镜片本体由可见光材料例如h-k9l(无色光学玻璃)制成，以供第一波段光22透过。

第一波段光成像组件12包括多个沿第一光轴21设置的透红外材料镜片30和红外传感器32，红外传感器32与第二光轴23平行，即与第一光轴21垂直，第一像面位于红外传感器32上。透红外材料镜片30和红外传感器32位于分光镜片20靠近入曈镜片18的一侧，红外传感器32位于透红外材料镜片30远离分光镜片20的一侧。第一波段光22经分光镜片20反射后，沿第一光轴21依次透过多个透红外材料镜片30，红外传感器32可以接收透过透红外材料镜片30的第一波段光22，并根据接收到的第一波段光22在第一像面上形成第一图像。

透红外材料镜片30的具体数量不进行限定，在本申请中，透红外材料镜片30的数量为两个，两个透红外材料镜片30沿第一光轴21间隔排布。

透红外材料镜片30采用无热化处理，使得第一波段光成像组件12在不同温度下也无需重复调焦，结构更加稳定，以避免调焦带来的精度误差。

双光光学融合系统1还包括第一显示屏34，第一显示屏34与红外传感器32连接，从而使红外传感器32形成的第一图像能够在第一显示屏34上进行显示，第一显示屏34则将第一显示屏34上显示的第一图像投射至合光镜片16。

第二波段光成像组件14包括沿第二光轴23设置的成像透镜36和成像低色散镜片38，第二像面26位于成像低色散镜片38远离成像透镜36的一侧。第二波段光24透过分光镜片20后，依次透过成像透镜36和成像低色散透镜38，并在第二像面26上形成第二图像。成像低色散镜片38可以降低色差，最大程度还原目标的真实色彩。

合光镜片16包括合光镜片本体和设于合光镜片本体的半透半反膜，半透半反膜倾斜于融合光轴28。半透半反膜可以对可见光形成半透和半反效果，第一图像和第二图像可以通过可见光投射到合光镜片16上，并在半透半反膜处进行融合。

可以理解地，合光镜片本体可以是棱镜，也可以是平面镜。在本实施例中，合光镜片本体为棱镜。

半透半反膜对可见光的透过率高于对可见光的反射率。较佳地，半透半反膜对可见光的透过率与反射率之比为6：4。半透半反膜对可见光的透过率大于对可见光的反射率，因此可以让更多的可见光透过合光镜片16，使得进入人眼的画面更亮，有利于提高观测效果。

合光镜片16具有位于融合光轴28上的透射侧40和位于融合光轴28一侧的反射侧42，第二像面26位于融合光轴28上且第二光轴23的光直接进入透射侧40。第一显示屏34位于合光镜片16的反射侧42，且第一显示屏34与第二像面26共轭设置。共轭设置可以使第一图像和第二图像能够在半透半反膜上融合。第一显示屏34上的第一图像和第二像面26上的第二图像都能通过可见光投射到合光镜片16上，半透半反膜能够对来自透射侧40和反射侧42的可见光都形成透射和反射，最终使来自透射侧40并透过合光镜片16的60％的可见光与来自反射侧42并被合光镜片16反射的40％的可见光融合在一起。

双光光学融合系统1包括沿融合光轴28设置的转向组件44，经过合光镜片16融合形成的融合光29通过转向组件44于第三像面50成像形成融合图像。转向组件44能够将倒立的图像转变成正立的图像。转向组件44位于合光镜片16远离分光组件10的一侧，来自透射侧40并透过合光镜片16的60％的可见光与来自反射侧42并被合光镜片16反射的40％的可见光融合后朝转向组件44方向传播，透过转向组件44后在第三像面50上形成正立的融合图像。

转向组件44包括沿融合光轴28设置的转向透镜46和转向低色散镜片48，转向低色散镜片48位于转向透镜46远离合光镜片16的一侧。转向低色散镜片48可以降低色差，最大程度还原目标的真实色彩。

转向透镜46和转向低色散镜片48可分别沿融合光轴28在第三像面50和合光镜片16之间移动，以改变融合图像的放大倍率，使得转向组件44不仅具有转向的功能，还具有调整融合图像放大倍率的功能。

转向透镜46的具体数量不进行限定，在本实施例中，转向透镜46的数量为两个，转向低色散镜片48位于两个转向透镜46之间。

双光光学融合系统1还包括沿融合光轴28设置的目镜组件52，目镜组件52位于第三像面50的后端即远离转向组件44的一端，目镜组件52包括多个镜片54，且靠近出曈位置56即在使用时靠近人眼位置的镜片54为双凸正透镜，双凸正透镜有利于扩大扩大双光光学融合系统1的出曈距离。

请参阅图4，本实用新型实施例二提供的一种双光光学融合系统1，与实施例一的双光光学融合系统1的主要区别在于：在本实施例中，第一波段光22为微光，第二波段光24为可见光。第一波段光成像组件12包括多个沿第一光轴21设置的透微光材料镜片58和微光传感器60，微光传感器60位于透微光材料镜片58远离分光镜片20的一侧，并与第二光轴23平行设置，第一像面位于微光传感器60上。

请参阅图5，本实用新型实施例三提供的一种双光光学融合系统1，与实施例一的双光光学融合系统1的主要区别在于：在本实施例中，第一波段光22为红外光，第二波段光24为微光。第二波段光成像组件14包括沿第二光轴23设置的成像透镜36、成像低色散镜片38以及微光传感器60，微光传感器60与第二光轴23垂直。第二波段光24透过分光镜片20后，依次透过成像透镜36和成像低色散镜片38，微光传感器60接收到第二波段光24并在第二像面26上形成第二图像。

双光光学融合系统1还包括用于显示第一图像的第一显示屏34和用于显示第二图像的第二显示屏62，第一显示屏34设置于反射侧42，第二显示屏62设置于透射侧40，第一显示屏34和第二显示屏62共轭设置。第一显示屏34与红外传感器32连接，第二显示屏62与微光传感器60连接，从而使得第一图像能够在第一显示屏34上显示，第二图像能够在第二显示屏62上显示。

本实用新型的双光光学融合系统，包含第一波段光和第二波段光的光束都是先射入入曈镜片，然后在分光镜片的作用下分别沿不同的光轴进行传播，使得第一波段光和第二波段光沿同一光轴射入入曈镜片，无需在装夹过程中反复调整光轴，减少不同波段光的光轴不重合带来的不同距离的瞄准视差，避免图像在融合时不重合和拖影的问题。同时第一图像和第二图像是在合光镜片的作用下进行融合，即以光学融合的方式进行融合，而不是通过电子融合的方式进行融合，可以避免电子融合过程中在不同距离上镜像容易出现视差从而带来的重影问题。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (13)

1.一种双光光学融合系统，其特征在于，包括：

分光组件(10)，包括入曈镜片(18)及分光镜片(20)，以将射入所述入曈镜片(18)的光经过所述分光镜片(20)后分为沿第一光轴(21)传播的第一波段光(22)和沿第二光轴(23)传播的第二波段光(24)，所述第一波段光(22)与所述第二波段光(24)的波段范围不同，所述第一光轴(21)与所述第二光轴(23)的方向不同；

第一波段光成像组件(12)，沿所述第一光轴(21)设置，以将所述第一波段光(22)成像于所述第一光轴(21)上的第一像面得到第一图像；

第二波段光成像组件(14)，沿所述第二光轴(23)设置，以将所述第二波段光(24)成像于所述第二光轴(23)上的第二像面(26)得到第二图像；以及

合光镜片(16)，所述第一图像和所述第二图像分别从不同方向入射所述合光镜片(16)，以融合成沿融合光轴(28)传播的融合光(29)。

2.根据权利要求1所述的双光光学融合系统，其特征在于，所述合光镜片(16)包括倾斜于所述融合光轴(28)的半透半反膜，所述第一图像和所述第二图像在所述半透半反膜处进行融合。

3.根据权利要求2所述的双光光学融合系统，其特征在于，所述半透半反膜对可见光的透过率高于对可见光的反射率。

4.根据权利要求2所述的双光光学融合系统，其特征在于，所述合光镜片(16)具有位于所述融合光轴(28)上的透射侧(40)和位于所述融合光轴(28)一侧的反射侧(42)，所述双光光学融合系统(1)还包括用于显示所述第一图像的第一显示屏(34)，所述第二像面(26)位于所述融合光轴(28)上且所述第二像面(26)的光直接进入所述透射侧(40)，所述第一显示屏(34)设置于所述合光镜片(16)的反射侧(42)且与所述第二像面(26)共轭设置；

或者，所述合光镜片(16)具有位于所述融合光轴(28)上的透射侧(40)和位于所述融合光轴(28)一侧的反射侧(42)，所述双光光学融合系统(1)还包括用于显示所述第一图像的第一显示屏(34)和用于显示所述第二图像的第二显示屏(62)，所述第一显示屏(34)设置于所述反射侧(42)，所述第二显示屏(62)设置于所述透射侧(40)，所述第一显示屏(34)和所述第二显示屏(62)共轭设置。

5.根据权利要求1所述的双光光学融合系统，其特征在于，所述分光镜片(20)分别与所述第一光轴(21)和所述第二光轴(23)成45°夹角。

6.根据权利要求5所述的双光光学融合系统，其特征在于，所述分光镜片(20)上靠近所述入瞳镜片(18)的一面具有分光膜，所述分光膜对所述第一波段光(22)的反射率＞90％、对所述第二波段光(24)的透过率＞90％。

7.根据权利要求1所述的双光光学融合系统，其特征在于，所述第一波段光成像组件(12)包括多个沿所述第一光轴(21)设置的透红外材料镜片(30)及红外传感器(32)，所述红外传感器(32)与所述第二光轴(23)平行设置，所述第一像面位于所述红外传感器(32)上；

或者，所述第一波段光成像组件(12)包括多个沿第一光轴(21)设置的透微光材料镜片(58)及微光传感器(60)，所述微光传感器(60)与所述第二光轴(23)平行设置，所述第一像面位于所述微光传感器(60)上。

8.根据权利要求1所述的双光光学融合系统，其特征在于，所述第二波段光成像组件(14)包括沿所述第二光轴(23)设置的成像透镜(36)和成像低色散镜片(38)；

或者，所述第二波段光成像组件(14)包括沿所述第二光轴(23)设置的成像透镜(36)、成像低色散镜片(38)以及微光传感器(60)，所述微光传感器(60)与所述第二光轴(23)垂直。

9.根据权利要求1所述的双光光学融合系统，其特征在于，所述入曈镜片(18)为非球面型的宽光谱镜片，所述入曈镜片(18)的透光光谱包括所述第一波段光(22)和所述第二波段光(24)。

10.根据权利要求1所述的双光光学融合系统，其特征在于，还包括沿所述融合光轴(28)设置的转向组件(44)，所述融合光(29)通过所述转向组件(44)于第三像面(50)成像形成融合图像。

11.根据权利要求10所述的双光光学融合系统，其特征在于，所述转向组件(44)包括沿所述融合光轴(28)设置的转向透镜(46)和转向低色散镜片(48)，所述转向透镜(46)和所述转向低色散镜片(48)可分别沿所述融合光轴(28)移动，以改变所述融合图像的放大倍率。

12.根据权利要求11所述的双光光学融合系统，其特征在于，还包括沿所述融合光轴(28)设置在所述第三像面(50)后端的目镜组件(52)，所述目镜组件(52)包括多个镜片(54)且靠近出曈位置(56)的镜片为双凸的正透镜。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的双光光学融合系统，其特征在于，所述第一波段光(22)为红外光，所述第二波段光(24)为白光；

或者，所述第一波段光(22)为红外光，所述第二波段光(24)为微光；

或者，所述第一波段光(22)为微光，所述第二波段光(24)为白光。

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