一种应用于车载定向测量的光学成像系统的制作方法

1.本发明属于光学成像技术领域，涉及一种光学成像系统，尤其是一种应用于车载定向测量的光学成像系统。


背景技术：

2.常用车载定向测量设备往往以目视光学系统为主，即光学系统经物镜与目镜组合设计，将被测目标成像于人眼上。由于人眼存在视差，且不同人经光学系统观察到的目标物也会存在细小的误差，因此会对定向测量精度产生误差影响。目视光学系统在观星及观日定向上也存在一定的局限性，极暗环境下人眼对星星的观测可视程度存在一定的难度，在观日定向测量时即便增加减光片，大幅削减太阳光照射能量，但对人眼依然存在观测安全隐患。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种应用于车载定向测量的光学成像系统，可实现目标定向、观星定向及观日定向测量功能。
4.本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：
5.一种应用于车载定向测量的光学成像系统，包括三胶合前物镜、中调焦镜、后补偿镜、分段减光镜、分光棱镜、照明光源、十字狭缝和低照度cmos；
6.所述三胶合前物镜位于光学成像系统的最前端，用于对被测目标光线进行收集并消除部分光学像差；
7.该三胶合前物镜与中调焦镜相连接，该中调焦镜用于对不同物距的目标进行调焦；
8.该中调焦镜与后补偿镜相连接，该后补偿镜用于对成像像面的焦面位置偏差进行补偿；
9.该后补偿镜与分段减光镜相连接，该分段减光镜用于目标定向、观星定向和观日定向。
10.该分段减光镜与分光棱镜相连接，该分光棱镜用于对照明光源发出的光线进行反射，对入射至整个光学成像系统的光线进行透射；
11.所述十字狭缝位于照明光源与分光棱镜之间，用于被照明光源照亮，作为光学自准直功能的物面；
12.所述低照度的cmos与分光棱镜相连接，为整个光学成像系统的成像接收器件。
13.而且，所述分段减光镜分区域镀膜，镜面一半镀覆增透膜，用于在非强光环境下成像使用；另一半镀覆铬膜，用于在观测太阳定向测量时，对太阳能量进行消减；
14.而且，在所述分段减光镜中间打孔，与电机轴连接安装，通过转动实现对透光工作半面的选择；
15.而且，所述低照度cmos和十字狭缝分置于分光棱镜的透反两侧，且与分光棱镜之
间的的距离相等。
16.而且，所述三胶合前物镜包括4个曲率半径球面，s1的曲率半径为84.808，s2的曲率半径为
‑
43.803，s3的曲率半径为
‑
43.769，s4的曲率半径为∞。
17.而且，所述中调焦镜包括2个曲率半径球面，s5的曲率半径为65.598，s6的曲率半径为35.413。
18.而且，后补偿镜包括2个曲率半径球面，s7的曲率半径为61.384，s8的曲率半径为∞。
19.本发明的优点和有益效果：
20.1、本发明提供一种应用于车载定向测量的光学成像系统，其使用镜组少，易装调，经过精密调校后系统定向精度高。将被测目标经光学系统成像于低照度的cmos成像器件上，可消除目视光学系统经人眼观测时引入的误差。低照度的cmos成像器件在极暗环境下对目标的敏感度要高于人眼能力，增强了观星定向测量的可实现性。本发明的光学成像系统内部设置分段减光镜，在观日定向时切换至强光模式，太阳成像于cmos靶面，实现观日定向测量。
21.2、本发明可用于车载定向设备在测量过程中，完成对被测目标进行成像、瞄准及定向，应用于车载定向测量的光学成像系统可实现2m～∞距离的连续调焦成像于cmos图像传感器，具备光学自准直功能，可实现目标定向、观星定向及观日定向测量功能。
附图说明
22.图1为本发明的一种应用于车载定向测量的光学成像系统的组成示意图；
23.图2为一种应用于车载定向测量的光学成像系统的调焦示意图；
24.附图标记说明：
25.101—三胶合前物镜、102—中调焦镜、103—后补偿镜、104—分段减光镜、105—分光棱镜、106—照明光源、107—十字狭缝、108—低照度cmos。
具体实施方式
26.以下结合附图对本发明实施例作进一步详述：
27.一种应用于车载定向测量的光学成像系统，如图1所示，包括：三胶合前物镜101、中调焦镜102、后补偿镜103、分段减光镜104、分光棱镜105、照明光源106、十字狭缝107和低照度cmos 108；
28.所述三胶合前物镜位于光学成像系统的最前端，对被测目标光线进行收集，消除部分光学像差；中调焦镜位于三胶合前物镜后方，对不同物距的目标进行调焦；后补偿镜位于中调焦镜的后方，对成像像面的焦面位置偏差进行补偿；分段减光镜进行分区域镀膜，镜面一半镀覆增透膜在非强光环境下成像使用，一半镀覆铬膜，在观测太阳定向测量时，对太阳能量进行消减，分段减光镜中间打孔，与电机轴连接安装，转动实现对透光工作半面的选择；照明光源照亮光学成像系统内部的十字狭缝，为光学自准直功能提供物面。
29.下面对本发明的各部件的功能作进一步说明：
30.三胶合前物镜101位于光学成像系统的最前端，是系统中口径最大的镜片，有利于对入射至光学成像系统的光线进行收集，增大整体光学系统的光通量。三胶合前物镜101包
含4个曲率半径球面，分别为s1、s2、s3和s4。s1的曲率半径为84.808，s2的曲率半径为
‑
43.803，s3的曲率半径为
‑
43.769，s4的曲率半径为∞。
31.中调焦镜102位于三胶合前物镜101的后面，在系统中是调焦功能的镜片，对2m～∞距离的物面进行调焦成像。中调焦镜102包含2个曲率半径球面，分别为s5和s6。s5的曲率半径为65.598，s6的曲率半径为35.413。
32.后补偿镜103位于中调焦镜102的后面，处于光学成像系统的中间位置。后补偿镜103主要作用，是对中调焦镜102在进行不同物距物面调焦成像时产生的成像焦面偏差进行补偿修正，使低照度cmos靶面108可以得到清晰的成像。后补偿镜103包含2个曲率半径球面，分别为s7和s8。s7的曲率半径为61.384，s8的曲率半径为∞。
33.分段减光镜104位于后补偿镜103的后面，是一个经双面抛加工工艺得到的圆形平片。分段减光镜104沿着圆形中心线分开，一半区域用于非强光工作模式，即目标定向和观星定向；一半区域经过镀铬膜工艺，大幅降低光线透过率，在强光模式下使用，即观日定向时使用，保证光学系统安全。
34.分光棱镜105位于分段减光镜104的后面，主要功能是对照明光源106发出的光线进行反射，对入射至整个光学成像系统的光线进行透射。
35.照明光源106位于十字狭缝107的后面，主要功能是照亮十字狭缝107。
36.十字狭缝107位于分光棱镜105的后面，被照明光源106照亮，作为光学自准直功能的物面。
37.低照度cmos108位于分光棱镜105的后面，是整个光学成像系统的成像接收器件。
38.本发明的工作流程为：
39.光学成像系统中，三胶合前物镜101、分段减光镜104、分光棱镜105、照明光源106、十字狭缝107以及低照度cmos108为系统中的固定部件，即在系统工作时，部件位置不发生变化。低照度cmos108和十字狭缝107分置于分光棱镜105的透反两侧，且与分光棱镜105的距离相等。
40.光学成像系统中，中调焦镜102和后补偿镜103为系统中的运动部件，两者通过协同的位置运动，实现2m～∞距离的连续调焦成像。如附图2所示，中调焦镜102相对运动范围较小，后补偿镜103相对运动范围较大。
41.光学成像系统调至无穷远成像状态时，开启照明光源106，照亮十字狭缝107，透过十字狭缝107的光线将被发射出光学系统，出射光线为平行光。当此出射的平行光线被外部介质反射回光学成像系统时，可在低照度的cmos会聚成十字像。
42.需要强调的是，本发明所述实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。