[发明专利]基于同心球面物镜的广角成像装置

说明书

技术领域

本发明涉及广角成像技术领域，具体来说涉及基于同心球面物镜的广角成像装置。

背景技术

光电探测设备相对于雷达具有高分辨率、被动探测等特点，因此被广泛应用于需要较高分辨率的场合。传统光电探测设备的光学系统的分辨率和视场存在着如式(1)的关系：

N·d＝f·tanθ(1)

其中，N表示光电传感器在某个方向上的像元数目，d表示光电传感器在对应方向上的像源间隔尺寸，f为光学系统的焦距，θ为光学系统在对应方向上的视场角度。由式(1)易知，当光电探测设备所选用的光电传感器一定(即N和d一定)时，光学系统的焦距f和视场角的正切值tanθ呈反比，而光学系统的焦距决定了光学系统的光学分辨率水平，因此可以得出，在光电传感器一定的前提下，传统光学系统的光学分辨率越大，则其视场就越小；反之，视场越大，则光学分辨率越低。此外，光电传感器通常使用半导体制造工艺生产，由于半导体工艺的限制，光电传感器的像素间隔d有其下限值，因此，在光电传感器的光敏面尺寸一定(即N·d一定)时，其像素数目N也不能无限制增大。

然而，在某些特定的实际应用场景中，人们往往需要在很大的视场范围内有很高的成像分辨率。如海上搜救需要在最短的时间内，尽可能搜索更大的海面范围内的碎片残骸；又如重要活动的空中监控，需要能够在最短的时间内发现较大区域内的某个或某些特定小区域内可能发生的突发情况，以及在最短时间内定位并跟踪可疑的个人及车辆。

公开号为CN101685203A的中国专利申请公开了一种红外拼接成像装置，其包括同心物镜，棱锥反射镜系统和转像镜系统。但由于采用二次成像导致系统的体积较大。

发明内容

有鉴于上述现有技术所存在的缺陷，本发明的目的在于，提供一种基于同心球面物镜的广角成像装置，使其结构紧凑，大视场成像。

为了实现上述目的，依据本发明提出的一种基于同心球面物镜的广角成像装置，其包括：同心球面物镜，具有物镜视场；小视场场镜子系统，包括：场镜和所述场镜的成像侧设置的对应的探测器；场镜的光轴穿过所述同心球面物镜的球心；场镜的视场是所述物镜视场的一部分；以及扫摆机构，所述的扫摆机构使得所述小视场场镜子系统围绕所述同心球面物镜的球心旋转；所述的扫摆机构具有至少两个扫描位置；其中，所述的小视场场镜子系统分别在所述的至少两个扫描位置采集图像得到至少两幅子图像，所述的至少两幅子图像拼接后得到单帧全幅图像。

本发明还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的基于同心球面物镜的广角成像装置，其包含至少两路所述的小视场场镜子系统，每个所述的小视场场镜子系统的场镜到同心球面物镜球心的距离相同且光轴在同一个平面，相邻的所述的小视场场镜子系统的光轴之间的夹角大于所述的场镜的视场范围。

前述的基于同心球面物镜的广角成像装置，其具三路小视场场镜子系统；所述的扫摆机构，具有第一扫描位置和第二扫描位置；所述的小视场场镜子系统分别在所述的第一扫描位置和第二扫描位置进行子图像采集，两次采集的子图像拼接后得到单帧全幅图像。

前述的基于同心球面物镜的广角成像装置，其具有两路小视场场镜子系统；所述的扫摆机构，具有第一扫描位置、第二扫描位置和第三扫描位置；所述的小视场场镜子系统分别在所述的第一扫描位置第二扫描位置和第三扫描位置进行子图像采集，三次采集的子图像拼接后得到单帧全幅图像。

前述的基于同心球面物镜的广角成像装置，其具有六路小视场场镜子系统；所述的扫摆机构，具有第一扫描位置和第二扫描位置；所述的小视场场镜子系统分别在所述的第一扫描位置和第二扫描位置进行子图像采集，两次采集的子图像拼接后得到单帧全幅图像。

前述的基于同心球面物镜的广角成像装置，其具有十三路小视场场镜子系统；所述的扫摆机构，具有第一扫描位置和第二扫描位置；所述的小视场场镜子系统分别在所述的第一扫描位置和第二扫描位置进行子图像采集，两次采集的子图像拼接后得到单帧全幅图像。

前述的基于同心球面物镜的广角成像装置，其具有横向和纵向各三组的九路小视场场镜子系统；所述的扫摆机构，具有第一扫描位置、第二扫描位置、第三扫描位置和第四扫描位置；所述的小视场场镜子系统分别在所述的第一扫描位置第二扫描位置、第三扫描位置和第四扫摆位进行子图像采集，两次采集的子图像拼接后得到单帧全幅图像。

前述的基于同心球面物镜的广角成像装置，其中所述的扫摆机构，横 向上具有至少两个扫描位置，纵向上具有至少两个扫描位置。