[发明专利]一种摄像机成像物镜及其机载光电式头盔瞄准系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种物镜，尤其涉及一种摄像机成像物镜及具有所述摄像机成像物镜的机载光电式头盔瞄准系统。

背景技术

随着战机和机载武器不断发展，以及人机工程要求不断提高，研究机载头盔综合显示/瞄准系统技术在航空显示与火控领域具有重要意义。美国最新装备的F-35联合攻击战斗机采用头盔综合显示/瞄准系统取代了平视显示系统，实现了“先敌发现，先敌开火”的作战效果以及大离轴导弹的发射能力。

机载头盔综合显示/瞄准系统采用基于视频图像处理的光电式头盔瞄准方法。该方法在座舱内安装一组摄像机，对飞行员头盔上的一系列红外发光二极管（LED）进行识别和跟踪来测定飞行员头部的确切位置和视线的角度，以获得目标相对于飞机的姿态位置。但由于飞机座舱内空间狭小，限制了摄像机安装位置，使通用摄像机无法满足精确定位及头部活动范围的要求。

市场上现有摄像机（CCD）成像物镜可能会在尺寸上，视场上或分辨率上满足头盔瞄准系统要求，但很难同时在上述三个方面满足头盔瞄准系统要求。研制满足上述要求的机载摄像机成像物镜成为机载头盔定位跟踪系统能否实现，是实现效果的关键。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种摄像机成像物镜及具有所述摄像机成像物镜的机载光电式头盔瞄准系统，旨在校正所述机载光电式头盔瞄准系统的球差和彗差。

本发明是这样实现的，一种摄像机成像物镜，其应用于机载光电式头盔瞄准系统中。所述摄像机成像物镜从物侧到成像面依次包括光栏、像方焦点位于成像面一侧的光焦度为正的第一透镜、以及具有曲率很大的凹面朝向成像面一侧的光焦度为负的弯月型第二透镜，所述第一透镜和所述第二透镜均至少有一面为非球面，且满足条件式：

其中，f是整个所述摄像机成像物镜的焦距；f₁是所述第一透镜的焦距；f₂是所述第二透镜的焦距。

进一步地，所述摄像机成像物镜还满足以下条件式：

其中，R₁是所述第一透镜靠近物侧的表面曲率半径；R₂是所述第一透镜靠近成像面的表面曲率半径；d₁是所述第一透镜厚度。

进一步地，所述摄像机成像物镜还满足以下条件式：

其中，R₃是所述第二透镜靠近物侧的表面曲率半径；R₄是所述第二透镜靠近成像面的表面曲率半径。

进一步地，所述摄像机成像物镜还满足以下条件式：

其中，v₁表示所述第一透镜的阿贝数；v₂表示所述第二透镜的阿贝数。

进一步地，所述摄像机成像物镜还满足以下条件式：

其中，d₁是所述第一透镜厚度，d₂是所述第二透镜厚度。

本发明还提供一种机载光电式头盔瞄准系统，其包括摄像机成像物镜。所述摄像机成像物镜从物侧到成像面依次包括光栏、像方焦点位于成像面一侧的光焦度为正的第一透镜、以及具有曲率很大的凹面朝向成像面一侧的光焦度为负的弯月型第二透镜，所述第一透镜和所述第二透镜均至少有一面为非球面，且满足条件式：

其中，f是整个所述摄像机成像物镜的焦距；f₁是所述第一透镜的焦距；f₂是所述第二透镜的焦距。

进一步地，所述摄像机成像物镜还满足以下条件式：

其中，R₁是所述第一透镜靠近物侧的表面曲率半径；R₂是所述第一透镜靠近成像面的表面曲率半径；d₁是所述第一透镜厚度。

进一步地，所述摄像机成像物镜还满足以下条件式：

其中，R₃是所述第二透镜靠近物侧的表面曲率半径；R₄是所述第二透镜靠近成像面的表面曲率半径。

进一步地，所述摄像机成像物镜还满足以下条件式：

其中，v₁表示所述第一透镜的阿贝数；v₂表示所述第二透镜的阿贝数。

进一步地，所述摄像机成像物镜还满足以下条件式：

其中，d₁是所述第一透镜厚度，d₂是所述第二透镜厚度。