[发明专利]长波红外全景潜望镜装置

说明书

本发明涉及一种长波红外全景潜望镜装置，包括上下对接的转接镜筒和装置支架、装配在转接镜筒内的全景环带成像镜头、位于装置支架内且与转接镜筒连接的红外探测器组件；全景环带成像镜头包括装配在转接镜筒内的主镜筒以及沿主镜筒中心孔依次安装的全景环带透镜、前置转像透镜、中间转像透镜和后置转像透镜，全景环带透镜的中心厚度接近自身直径；红外探测器组件包括正对后置转像透镜的红外探测器、校正挡板、驱动校正挡板小角度摆动从而控制红外探测器遮挡与否的校正电机、伸缩端与校正挡板连接的拉簧。该装置集中在小体积空间内，实现了全景环带成像镜头的杂散光抑制和非均匀校正，实现长波红外波段瞬时周围360°目标监测的凝视长波红外成像。

技术领域

本发明属于长波红外传感器技术领域，具体涉及一种长波红外全景潜望镜装置。

背景技术

在舰载、潜载、机载的跟踪搜索导航等光电系统中，越来越要求光学系统具有更大的观测视场。同时在特殊领域，如潜望系统，机载系统中对光学系统的空间体积、重量上提出了越来越高的要求，对潜望镜来说最大的设计挑战应该是严格的体积要求，为了确保兼容现有的光电桅杆系统，整个传感器系统(包括光机电)需要放置在尺寸很小的圆柱体内，且对热量进行有效探测，要求光学系统在有限的小体积空间范围内就能实现大视场(全景)凝视成像。

满足潜望系统对光学系统的小型化和全景周视成像需求，特别是实时提供红外波段360°全景视场，是现阶段潜望系统的研究重点。一般实现全景周视成像的方法有以下几种：采用小视场光学系统摆动扫描的方式来获得周视视场，但是需要额外的运动空间且无法达到实时性要求；采用多相机拼接的方法，但是体积和成本较大，且不易保证稳定性；采用鱼眼镜头的超广角方法，但是会在大视场范围产生很大的畸变。

基于平面圆柱投影原理的成像方式为周视成像开辟了一条新技术途径。美国从上世纪90年代末起就开始利用半球成像技术进行军事方面的应用研究，并逐步扩大成像视场。国内清华大学、四川大学等国内著名高校基于平面圆柱投影原理进行过前期的理论及实验验证研究，但以往的全景成像系统(360°视场)主要关注可见光波段进行设计，有若干不同的结构来达到所需求的视场范围，这些结构包括旋转相机、多相机拼接、折反射系统、鱼眼镜头，前三种方案提高了系统的复杂度和体积，并且无法实时获取360°视场，鱼眼镜头已经在多个大视场的成像系统中应用，但是它的空间分辨率是变化的，接近水平视场的分辨率最小，而且当视场需要覆盖整个半球时，这种镜头会变得很大。

基于体积和速度的限制，可以考虑使用全景环带透镜来实现长波红外全景潜望镜应用，但是全景环带视场范围较大，极易引入杂散光，且全景环带透镜需要在一片透镜上完成4种不同面型的非球面并分别镀膜，因此长波红外全景潜望镜的主要难点包括：杂散光抑制、全景环带透镜加工、非均匀校正。

发明内容

本发明的目的是提供一种长波红外全景潜望镜装置，整个装置集中在小体积空间范围内，实现了全景环带成像镜头的杂散光抑制和非均匀校正，实现长波红外波段瞬时周围360°目标监测的凝视长波红外成像。

本发明所采用的技术方案是：

一种长波红外全景潜望镜装置，包括上下对接的转接镜筒和装置支架、装配在转接镜筒内的全景环带成像镜头、位于装置支架内且与转接镜筒连接的红外探测器组件；全景环带成像镜头包括装配在转接镜筒内的主镜筒以及沿主镜筒中心孔依次安装的全景环带透镜、前置转像透镜、中间转像透镜和后置转像透镜，全景环带透镜的中心厚度接近自身直径；红外探测器组件包括正对后置转像透镜的红外探测器、校正挡板、驱动校正挡板小角度摆动从而控制红外探测器遮挡与否的校正电机、伸缩端与校正挡板连接的拉簧。

进一步地，全景环带透镜顶面中心部分内凹形成第二反射面、顶面其余部分为第一折射面、底面中心部分内凹形成第二折射面、底面其余部分为第一反射面，第一反射面、第二反射面、第一折射面和第二折射面均为非球面，第一折射面和第二折射面上均镀有增透膜，第一反射面和第二反射面上均镀有反射膜。