[发明专利]一种基于制冷型红外系统的外视场拼接装置

说明书

技术领域

本发明属于靶场光电测量技术领域，涉及实现在大视场覆盖范围内对多目标的测量，具体涉及一种基于制冷型红外系统的外视场拼接装置。

背景技术

在光电靶场测控领域，随着测量技术的发展，对成像系统的要求也越来越高。在对目标测量时，由于被测目标速度快、数量多、所覆盖的视场范围大，而图像传感器的尺寸受到加工工艺的限制不可能做到很大，且要兼顾系统的作用距离要求，因此应用单台的高速摄像机不能拍摄到完整的画面并提供更多的细节，需要采用视场拼接技术，以达到扩大视场、提高分辨率的目的。

视场拼接一般可分为两种类型，一类为内拼接，又称像方拼接；另一类为外拼接，又称物方拼接。

内拼接又有多种形式，可以在第一像面上用多个面阵图像探测器直接拼接，称直接拼接法；也可以在第一像面后借助于光学零件，将视场的不同部分成像到各自的面阵图像探测器上进行视场拼接，称光学拼接法。这两种拼接形式都存在一定缺陷。直接拼接法的缺点：首先，必须研制特殊图像探测器，不能应用市场上采购的器件，依据拼接需求图像探测器的一个或两个端边不能有引出导线，而且此端边的几何形状和尺寸精度应符合直接拼接的要求，否则会造成探测器之间会产生缝隙，导致焦平面像素缺失图像出现盲区；其次，由于光学镜头视场很大，视场中心到视场边缘很可能有很大的渐晕，导致像面照度明显不均匀；再次，用这种方法拼接方阵时，最多只能用4块，实现“田”字型拼接。光学拼接法的缺点：用半透半反棱镜进行拼接首先是能量利用率低，一级分光能量的最大利用率为50％，二级分光能量的最大利用率仅仅为25％；其次，分光次数越多，要求光学镜头的后截距越长，有时这种结构要求是无法实现的。

外拼接是将多个镜头按照精密计算的角度进行拼接，将多个小视场拼接成一个大的视场，每个镜头都对应一个探测器，成为具有大视场覆盖的多目标测量系统。

在红外波段内，制冷型探测器其焦平面放置在杜瓦瓶内并封装，因此焦平面的直接拼接法不合适；此外，采用棱镜进行拼接的光学拼接法会减低能量的利用率，且要求光学镜头具有较长的后截距，考虑到制冷型红外光学系统要实现冷屏匹配的问题，有时这种要求很难实现，因此该方法也不可取。

以上所有拼接方法，都不能减少探测器的使用数量，因此无法从根本上大幅度减少生产成本，尤其是制冷型红外探测器，其造价相对昂贵。

发明内容

为了解决背景技术中所存在的技术问题，本发明提供一种新型外视场拼接的装置，有效的解决了现有拼接装置造价昂贵、拼接不合适的技术问题。

本发明的技术解决方案为：一种基于制冷型红外系统的外视场拼接装置，其特殊之处在于：包括分时曝光控制单元和在光学系统入射光的路径上设置的反射镜组及探测器；上述反射镜组包括一个固定反射镜及一个多孔旋转反射镜；上述反射镜组还包括一个用于控制多孔旋转反射镜旋转运动的电机；上述多孔旋转反射镜设置在固定反射镜的反射光轴上；上述多孔旋转反射镜为圆形；上述多孔旋转反射镜环镜面圆周交错设置有两个大小相同的扇形孔和两个大小相同的扇形反射镜；

上述分时曝光控制单元用于控制电机使多孔旋转反射镜旋转速度与制冷型红外系统曝光时间同步；当光通过多孔旋转反射镜相应位置为孔时，由固定反射镜曝光；当光通过多孔旋转反射镜的相应位置为反射镜时，由多孔旋转反射镜曝光；

上述入射光经固定反射镜与多孔旋转反射镜分时曝光后将光信号分时成像在探测器上。

一种基于制冷型红外系统的外视场拼接装置的俯仰拼接装置，其特殊之处在于：包括分时曝光控制单元和在光学系统入射光的路径上设置的多层反射镜组及探测器；上述多层反射镜组由至少两个反射镜组叠放而成；上述反射镜组包括一个固定反射镜及一个多孔旋转反射镜；上述多层反射镜组还包括一个用于控制反射镜组多孔旋转反射镜旋转运动的电机；上述多孔旋转反射镜设置在固定反射镜的反射光轴上；上述多孔旋转反射镜为圆形；上述多孔旋转反射镜环镜面圆周交错设置有两个大小相同的扇形孔和两个大小相同的扇形反射镜；

上述分时曝光控制单元用于控制电机使多孔旋转反射镜旋转速度与制冷型红外系统曝光时间同步；当光通过多孔旋转反射镜相应位置为孔时，由固定反射镜曝光；当光通过多孔旋转反射镜的相应位置为反射镜时，由多孔旋转反射镜曝光；

上述入射光经固定反射镜与多孔旋转反射镜分时曝光后将光信号分时成像在探测器上。