CN115014126A - 一种实现大视场大俯仰角红外与可见光合一的光学系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光学技术领域，公开了一种实现大视场大俯仰角红外与可见光合一的光学系统，包括相互独立且并行布置的红外分系统和可见光分系统，所述红外分系统包括上反射镜、物镜一、红外机芯、OLED屏、目镜一，所述物镜一倾斜设置，物镜一的光轴与竖直方向的夹角为10°。本发明通过设计合理的光路，解决了在最大仰角和最大俯角位置光路切割的问题，在大大降低成本的同时，满足了大视场大俯仰角的成像要求。
Description
技术领域
本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种实现大视场大俯仰角红外与可见光合一的光学系统。
背景技术
现有的部分装甲车的武器系统为12.7mm+7.62mm并列机枪，其所用瞄准镜为单一白光瞄准镜，而近年来用户对红外与可见光合一瞄准镜的要求越来越迫切，但现有技术中的该类瞄准镜为了满足大视场大俯仰角的需求，通常使用价格昂贵的棱镜折转光路，导致装甲车的造价昂贵，因此，需要加以改进。
发明内容
针对现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种实现大视场大俯仰角红外与可见光合一的光学系统。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种实现大视场大俯仰角红外与可见光合一的光学系统，包括相互独立且并行布置的红外分系统和可见光分系统，所述红外分系统包括上反射镜、物镜一、红外机芯、OLED屏、目镜一，所述物镜一倾斜设置，物镜一的光轴与竖直方向的夹角为10°。
优选的，所述物镜一包括变倍镜组一。
优选的，所述红外机芯与物镜一同轴设置，红外机芯与OLED屏之间通过电缆连接。
优选的，所述红外分系统还包括前保护玻璃一。
红外分系统的工作原理为：待观察瞄准的目标通过前保护玻璃一、上反射镜、物镜一成像到红外机芯上，生成视频信号，而后经电缆输送至OLED屏显示，目镜一进一步放大，供人眼观察。
优选的，所述可见光分系统包括上反棱镜、物镜二、瞄准分划板、场镜、变倍镜组二、转像镜组、目镜二。
优选的，所述可见光分系统中的物镜二的光轴竖直设置。
优选的，所述可见光分系统还包括前保护玻璃二。
可见光分系统的工作原理为：待观察瞄准的目标通过前保护玻璃二、上反棱镜、物镜二成像在瞄准分划板上，而后经场镜和变倍镜组二放大，经转像镜组转像，再经目镜二进一步放大，供人眼观察。
本发明还包括能够使一种实现大视场大俯仰角红外与可见光合一的光学系统正常使用的其它组件，均为本领域的常规技术手段。另外，本发明中未加限定的装置或组件均采用本领域中的常规技术手段。
本发明中的红外分系统和可见光分系统均有大小两个视场，瞄准线可以大范围俯仰。
本发明涉及的光学系统为潜望式瞄准系统，可用于装甲车(12.7+7.62)毫米并列机枪对地面和空中目标的观察和瞄准射击，也可广泛应用于火炮的瞄准射击。
本发明使用时可替代白光瞄准镜在原来位置安装，安装时，安装接口和空间位置保持不变，从而提高部队的作战能力，降低整车的成本和费用。
本发明通过设计合理的光路，解决了在最大仰角和最大俯角位置光路切割的问题，且能实现红外视场为31°、10°两档，可见光视场为40°、8°两档，俯仰角范围：—15°～+65°，在大大降低成本的同时，满足了大视场大俯仰角的成像要求。
附图说明
图1为本实施例中红外分系统的光学示意图。
图2为本实施例中可见光系统的光学示意图。
图3为本实施中红外分系统在瞄准线为水平位置时的光学示意图。
图4为本实施中红外分系统在瞄准线为水平位置时的有效通光口径投影图。
图5为本实施中红外分系统在瞄准线为最大仰角位置时的光学示意图。
图6为本实施中红外分系统在瞄准线为最大仰角位置时的有效通光口径投影图。
图7为本实施中红外分系统在瞄准线为最大俯角位置时的光学示意图。
图8为本实施中红外分系统在瞄准线为最大俯角位置时的有效通光口径投影图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例
参见图1-8，一种实现大视场大俯仰角红外与可见光合一的光学系统，包括相互独立且并行布置的红外分系统和可见光分系统，所述红外分系统包括上反射镜1、物镜一2、红外机芯3、OLED屏4、目镜一5，所述物镜一2倾斜设置，物镜一2的光轴与竖直方向的夹角为10°。
物镜一2包括变倍镜组一6。本实施例中，物镜一2为红外物镜。
所述红外机芯3与物镜一2同轴设置，红外机芯3与OLED屏4之间通过电缆连接。这种设置不影响目镜一5观察。
所述红外分系统还包括前保护玻璃一7。
红外分系统的工作原理为：待观察瞄准的目标通过前保护玻璃一7、上反射镜1、物镜一2成像到红外机芯3上，生成视频信号，而后经电缆输送至OLED屏4显示，目镜一进一步放大，供人眼观察。
现有技术中，瞄准光线需要大范围俯仰时，红外分系统通常采用价格昂贵的棱镜实现上反折转光路，而本实施例的红外分系统则采用上反射镜1替代现有技术中的棱镜，上反射镜价钱便宜，但需要较大的通光口径；因此本实施例中，物镜一倾斜10°设置，利用俯角范围较小仰角范围较大的特点，充分利用俯角空间，消除采用上反射镜取代棱镜带来的由于需要大的通光口径而导致上反射镜及设备尺寸大的缺陷，实现了在满足大视场大俯仰角的成像要求及大大降低成本的同时，使设备保持原有尺寸，从而提高市场竞争力。
所述可见光分系统包括上反棱镜、物镜二8、瞄准分划板9、场镜10、变倍镜组二、转像镜组12、目镜二13。
所述可见光分系统中的物镜二8的光轴竖直设置。因安装空间、位置和使用的要求，以及可见光直通光路的特殊性，物镜二8的光轴竖直布置，保证目镜二13出射光线为水平角度。
所述可见光分系统还包括前保护玻璃二11。
可见光分系统的工作原理为：待观察瞄准的目标通过前保护玻璃二11、上反棱镜、物镜二8成像在瞄准分划板9上，而后经场镜10和变倍镜组二放大，经转像镜组12转像，再经目镜二13进一步放大，供人眼观察。
因可见光要求的物镜二有效通光口径较小(φ24mm)，因此，本实施例的可见光分系统选用高折射率的上反棱镜而不选取反射镜实现上反折转光路，可进一步压缩有效通光口径，能保证正常成像，并减小设备尺寸，本实施例不论是在小视场状态下，还是大视场状态下，在最大仰角位置和最大俯角位置，光学图像均可正常成像，与必要的结构件14没有干涉现象，视场没有切割。
图2中，15为最大仰角+65°位置时的上反棱镜，16为0°位置时的上反棱镜，17为最大俯角-15°位置时的上反棱镜；18为小视场状态时的变倍镜组二，19为大视场状态时的变倍镜组二，因小视场状态下更容易实现，因此不再赘述。
参见图3～4，本实施例中的红外分系统在瞄准线为水平位置时，在有效通光口径的下沿有非常轻微的光线切割，不影响成像质量。
参见图5～6，本实施例中的红外分系统在瞄准线为最大仰角位置时，中心位置有约40％的通光面积，因在最大仰角时是对空观察，通透性好，可满足成像质量。
参见图7～8，本实施例中的红外分系统在瞄准线为最大俯角位置时，在有效通光口径的下沿有约20％的切割，不影响成像质量。
本发明中的红外分系统和可见光分系统均有大小两个视场，瞄准线可以大范围俯仰。
本发明涉及的光学系统为潜望式瞄准系统，可用于装甲车(12.7+7.62)毫米并列机枪对地面和空中目标的观察和瞄准射击，也可广泛应用于火炮的瞄准射击。
本发明使用时可替代白光瞄准镜在原来位置安装，安装时，安装接口和空间位置保持不变，从而提高部队的作战能力，降低整车的成本和费用。
本发明通过设计合理的光路，解决了在最大仰角和最大俯角位置光路切割的问题，且能实现红外视场为31°、10°两档，可见光视场为40°、8°两档，俯仰角范围：—15°～+65°，在大大降低成本的同时，满足了大视场大俯仰角的成像要求。
以上已经描述了本发明的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (7)
1.一种实现大视场大俯仰角红外与可见光合一的光学系统，其特征在于：包括相互独立且并行布置的红外分系统和可见光分系统，所述红外分系统包括上反射镜、物镜一、红外机芯、OLED屏、目镜一，所述物镜一倾斜设置，物镜一的光轴与竖直方向的夹角为10°。
2.根据权利要求1所述的一种实现大视场大俯仰角红外与可见光合一的光学系统，其特征在于：所述物镜一包括变倍镜组一。
3.根据权利要求1所述的一种实现大视场大俯仰角红外与可见光合一的光学系统，其特征在于：所述红外机芯与物镜一同轴设置，红外机芯与OLED屏之间通过电缆连接。
4.根据权利要求1所述的一种实现大视场大俯仰角红外与可见光合一的光学系统，其特征在于：所述红外分系统还包括前保护玻璃一。
5.根据权利要求1所述的一种实现大视场大俯仰角红外与可见光合一的光学系统，其特征在于：所述可见光分系统包括上反棱镜、物镜二、瞄准分划板、场镜、变倍镜组二、转像镜组、目镜二。
6.根据权利要求5所述的一种实现大视场大俯仰角红外与可见光合一的光学系统，其特征在于：所述可见光分系统中的物镜二的光轴竖直设置。
7.根据权利要求5所述的一种实现大视场大俯仰角红外与可见光合一的光学系统，其特征在于：所述可见光分系统还包括前保护玻璃二。
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