[发明专利]一种光电观瞄系统

说明书

技术领域

本发明属于光学成像技术领域，具体涉及一种同时具有瞄准和周视观察的光学系统。

背景技术

当今的信息化时代对信息获取技术提出了越来越高的要求。在光学成像领域，人们总是希望设计的观瞄镜头具有长焦距、大视场角、大相对口径的成像特点。而镜头的焦距、视场角、相对口径是相互制约的关系，它们共同决定了光学系统的结构形式和光学设计的难易程度。人们期待着打破这种平衡，设计出结构简单、性能良好、成本更低廉的光学系统。传统固定倍率光学观瞄系统视场角小，无法实现对周围目标的观测。拐弯观瞄系统由于观瞄镜可以旋转，增大其观测范围。但是拐弯观瞄系统只能观察到观瞄镜前方的目标，不能对周边的目标进行实时地周视观察。变倍瞄准系统的高倍率小视场作为瞄准之用，低倍率大视场作为捕捉目标之用，能迅速地捕捉目标和准确地瞄准目标。变倍瞄准系统可以大范围地搜索移动的目标，但是结构复杂，在变倍的过程中会丢失目标和影响瞄准精度，且质量大，操作复杂，成本较高，光学性能差。这种装置也无法对周边的目标进行实时地周视观察。

基于上面所述，本发明提出了一种同时具有周视观察和前方瞄准的光电系统，并在瞄准的同时还能对周围环境进行实时观察。

发明内容

本发明的目的是设计一种可用于实时实现前方瞄准和周视观察的光电系统，并解决现有观瞄镜不能对周围环境进行实时观察的问题。

本发明需要解决的技术问题：

针对传统的固定倍率观瞄镜系统在瞄准的同时无法对周围环境进行观察。

针对拐弯观瞄系统结构复杂，操作性不好，无法实时对周围环境进行观察。

针对传统的变倍观瞄镜系统结构复杂，在变倍的过程中会影响瞄准精度，且质量大，操作复杂，成本较高，光学性能差，变倍的过程中会出现目标丢失的情况。

本发明设计的光电系统，其结构原理图如图1所示。其组成包括位于同一光轴上的依次连接的瞄准物镜1、分光棱镜3、光电成像模组4、数字图像处理模组5、微显示模组7、目镜8，以及位于分光棱镜3上方的全景周视镜头2和与数字图像处理模组5相连的液晶显示器6；其中：

所述瞄准物镜1和全景周视镜头2在经过分光棱镜3后光轴重合；全景周视镜头，在光电成像模组上成像为环形区域，中间为圆形盲区，来自光轴方向的光通过瞄准物镜1会聚到光电成像模组4的中间区域，来自360°的周视光线通过全景周视镜头2会聚到光电成像模组4的环形区域。

所述瞄准物镜1的成像区域的外圆和全景周视镜头2的环形成像区域的内圆相重合，以便提高光电成像模组4的利用率；采用单片的光电成像模组4就可以对周围的目标进行实时观察。

所述光电成像模组4所接受的图像经过数字化图像处理模组5最终在微显示模组7上显示图像，观察者通过目镜8对微显示模组7显示的图像进行放大观察，最终实现目标瞄准和周围情况观察；也可以直接通过外接口在液晶显示器6把图像直接提供给其它观察者，以方便操作者对周围目标的瞄准和观察；

本发明中，所述瞄准物镜1主要由一系列正透镜和负透镜组成，且为球面透镜。通过瞄准物镜1的光线在经过分光棱镜3的中心、成像到光电成像模组4中心区域，以便瞄准目标使用。 

本发明中，所述全景周视镜头2是有全景环形透镜21和一系列后继透镜组成。全景环形透镜21把360°周视的光线会聚到全景环形透镜21内部，通过一系列后继透镜的像差校正，在通过分光棱镜3的反射，最终成像在光电成像模组4上，其在光电成像模组4上的成像区域为环形区域。

本发明中，所述周视全景周视镜头2采用旋转轴对称自由曲面，尽量简化后继透镜组的结构，有效地抑制掉杂散光，避免鬼像的产生，进而提高全景镜头的成像质量。

本发明中，所述瞄准物镜1的成像在光电成像模组4的像是倒像，而全景周视镜头2在光电成像模组4上成像为正像，本发明把光电成像模组4倒像的图像进行中心对称变换，得到的瞄准物镜1的图像和全景周视镜头2观察到图像相一致。

本发明中，所述光电成像模组4把所得到图像经过数字化图像处理模块5，把图像和得到周围环境的相关信息输出给微显示模组7，微显示模组7显示的图像可以通过目镜8对其目标进行观看。光电成像模组4的图像可以输出给液晶显示器6进行直接显示，光电成像模组4的图像可以按照观察者的习惯把环形图像进行线性展开。

本发明中，所述光电成像模组4可以为金属氧化物半导体元件CMOS成像模组、电荷耦合器件CCD成像模组等。