一种基于高速公路应用需求的三维合成孔径高分辨夜视仪的制作方法

本发明属于高分辨夜视仪，具体涉及一种基于高速公路应用需求的三维合成孔径高分辨夜视仪。

背景技术：

1、利用夜视成像光学系统能够在夜晚黑暗环境下看清周围物体，在夜间侦查瞄准、辅助驾驶、导航制导等领域都具有重要作用；在夜晚低照度条件下，探测器的灵敏度将急剧下降，使得夜视仪对于目标的分辨能力大幅下降，不利于在夜晚对目标进行精确观测，因此，需要开发高空间分辨率的可精确观测夜视成像仪。

2、基于上述夜视成像光学系统中存在的技术问题，尚未有相关的解决方案；因此迫切需要寻求有效方案以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对上述技术中存在的不足之处，提出一种基于高速公路应用需求的三维合成孔径高分辨夜视仪，旨在解决夜视成像光学系统成像分辨率低的问题。

2、本发明提供一种基于高速公路应用需求的三维合成孔径高分辨夜视仪，所述夜视仪包括激光器、半透半反镜、主反射镜、次反射镜以及成像探测器；半透半反镜设置于激光器的一侧，并能够将激光器发出的激光反射至待测的物体上；主反射镜与次反射镜相对设置，成像探测器与次反射镜相对设置；主反射镜能够将物体漫反射的光反射至次反射镜的反射面上，并由次反射镜的反射面将光反射聚焦至成像探测器上，从而在成像探测器成像。

3、进一步地，主反射镜的反射面为内凹面；主反射镜由多个子反射镜拼接而成，多个子反射镜共同构成同轴两反成像系统的主反射镜，从而收集来自物体漫反射的激光光线以及物体自身辐射的近红外光；各个子反射镜分别为主反射镜不同区域的子反射镜；每个单独的子反射镜的反射面为内凹面，多个子反射镜的反射面共同拼接形成主反射镜的反射面。

4、进一步地，内凹面为球面或非球面；次反射镜的反射面为凸出的球面或非球面。

5、进一步地，多个子反射镜的数量为两个及以上；各个子反射镜紧密拼接在一起，并使各个子反射镜的反射面拼接形成主反射镜的反射面。

6、进一步地，夜视仪还包括分束镜和测距传感器；分束镜设置于次反射镜和成像探测器之间，测距传感器设置于分束镜一侧；分束镜能够将次反射镜反射的激光反射至测距传感器上，从而通过测距传感器计算物体的距离；分束镜同时能够将次反射镜反射的激光透射至成像探测器上。

7、进一步地，测距传感器通过接收物体被激光器照射而漫反射回来的可见红光，并记录激光脉冲从激光器发出到被其接收的时间，从而计算物体的距离。

8、进一步地，物体漫反射的光为激光，激光为可见红色激光，主反射镜和次反射镜共同构成合成孔径夜视光学系统；成像探测器位于合成孔径夜视光学系统的像面处，用于接收次反射镜反射的物体辐射出的近红外光，并通过光电转换将其转换为图像；成像探测器收集的反射光为近红外光。

9、进一步地，成像探测器为电荷耦合元件ccd或互补金属氧化物半导体cmos；和/或，测距传感器为雪崩光电二极管apd。

10、进一步地，主反射镜和次反射镜通过反射面共同构成合成孔径夜视光学反射系统，主反射镜的反射面和次反射镜的反射面之间的距离为f/6至f/8；f为次反射镜的反射面的焦点距离。

11、进一步地，多个子反射镜包括第一子反射镜、第二子反射镜、第三子反射镜以及第四子反射镜；成像探测器和次反射镜的反射面相对设置；第一子反射镜和第二子反射镜位于主反射镜和次反射镜连线的上端；第三子反射镜和第四子反射镜位于主反射镜和次反射镜连线的下端；第一子反射镜和第四子反射镜以主反射镜和次反射镜的连线为对称结构，第二子反射镜和第三子反射镜以主反射镜和次反射镜的连线为对称结构。

12、本发明提供的基于高速公路应用需求的三维合成孔径高分辨夜视仪，具有如下有益效果：

13、第一、本发明提供的基于高速公路应用需求的三维合成孔径高分辨夜视仪，可在对夜晚物体高分辨率成像的同时对所观测物体进行激光测距；

14、第二、本发明提供的基于高速公路应用需求的三维合成孔径高分辨夜视仪，可在保证其具有高分辨率像质的同时显著减小夜视仪系统的体积和重量；

15、第三、本发明提供的基于高速公路应用需求的三维合成孔径高分辨夜视仪，光学元件尺寸不大，易于加工；

16、第四、本发明提供的基于高速公路应用需求的三维合成孔径高分辨夜视仪，由于多个子反射镜成像系统间独立对物体进行成像，单个子反射镜成像系统的失效不会造成整个夜视仪系统的失效。

技术特征：

1.一种基于高速公路应用需求的三维合成孔径高分辨夜视仪，其特征在于，所述夜视仪包括激光器(1)、半透半反镜(2)、主反射镜(3)、次反射镜(4)以及成像探测器(6)；

2.根据权利要求1所述的基于高速公路应用需求的三维合成孔径高分辨夜视仪，其特征在于，所述主反射镜(3)的反射面为内凹面；所述主反射镜(3)由多个子反射镜拼接而成，多个所述子反射镜共同构成同轴两反成像系统的主反射镜，从而收集来自所述物体漫反射的激光光线以及物体自身辐射的近红外光；各个所述子反射镜分别为所述主反射镜不同区域的子反射镜；每个单独的子反射镜的反射面为内凹面，多个所述子反射镜的反射面共同拼接形成所述主反射镜(3)的反射面。

3.根据权利要求2所述的基于高速公路应用需求的三维合成孔径高分辨夜视仪，其特征在于，所述内凹面为球面或非球面；所述次反射镜(4)的反射面为凸出的球面或非球面。

4.根据权利要求2所述的基于高速公路应用需求的三维合成孔径高分辨夜视仪，其特征在于，所述多个子反射镜的数量为两个及以上；各个所述子反射镜紧密拼接在一起，并使各个所述子反射镜的反射面拼接形成所述主反射镜(3)的反射面。

5.根据权利要求1所述的基于高速公路应用需求的三维合成孔径高分辨夜视仪，其特征在于，所述夜视仪还包括分束镜(5)和测距传感器(7)；所述分束镜(5)设置于所述次反射镜(4)和所述成像探测器(6)之间，所述测距传感器(7)设置于所述分束镜(5)一侧；所述分束镜(5)能够将所述次反射镜(4)反射的激光反射至所述测距传感器(7)上，从而通过所述测距传感器(7)计算所述物体的距离；所述分束镜(5)同时能够将所述次反射镜(4)反射的激光透射至所述成像探测器(6)上。

6.根据权利要求5所述的基于高速公路应用需求的三维合成孔径高分辨夜视仪，其特征在于，所述测距传感器(7)通过接收所述物体被激光器(1)照射而漫反射回来的可见红光，并记录激光脉冲从所述激光器(1)发出到被其接收的时间，从而计算所述物体的距离。

7.根据权利要求1所述的基于高速公路应用需求的三维合成孔径高分辨夜视仪，其特征在于，所述物体漫反射的光为激光，所述激光为可见红色激光，所述主反射镜(3)和所述次反射镜(4)共同构成合成孔径夜视光学系统；所述成像探测器(6)位于所述合成孔径夜视光学系统的像面处，用于接收所述次反射镜(4)反射的物体辐射出的近红外光，并通过光电转换将其转换为图像；所述成像探测器(6)收集的反射光为近红外光。

8.根据权利要求1所述的基于高速公路应用需求的三维合成孔径高分辨夜视仪，其特征在于，所述成像探测器(6)为电荷耦合元件(ccd)或互补金属氧化物半导体(cmos)；和/或，所述测距传感器(7)为雪崩光电二极管(apd)。

9.根据权利要求1所述的基于高速公路应用需求的三维合成孔径高分辨夜视仪，其特征在于，所述主反射镜(3)和所述次反射镜(4)通过反射面共同构成合成孔径夜视光学反射系统，所述主反射镜(3)的反射面和所述次反射镜(4)的反射面之间的距离为f/6至f/8；所述f为所述次反射镜(4)的反射面的焦点距离。

10.根据权利要求1所述的基于高速公路应用需求的三维合成孔径高分辨夜视仪，其特征在于，所述多个子反射镜包括第一子反射镜(31)、第二子反射镜(32)、第三子反射镜(33)以及第四子反射镜(34)；所述成像探测器(6)和所述次反射镜(4)的反射面相对设置；所述第一子反射镜(31)和所述第二子反射镜(32)位于所述主反射镜(3)和所述次反射镜(4)连线的上端；所述第三子反射镜(33)和所述第四子反射镜(34)位于所述主反射镜(3)和所述次反射镜(4)连线的下端；所述第一子反射镜(31)和所述第四子反射镜(34)以所述主反射镜(3)和所述次反射镜(4)的连线为对称结构，所述第二子反射镜(32)和所述第三子反射镜(33)以所述主反射镜(3)和所述次反射镜(4)的连线为对称结构。

技术总结
本发明提供一种基于高速公路应用需求的三维合成孔径高分辨夜视仪，所述夜视仪包括激光器、半透半反镜、主反射镜、次反射镜以及成像探测器；半透半反镜设置于激光器的一侧，并能够将激光器发出的激光反射至待测的物体上；主反射镜与次反射镜相对设置，成像探测器与次反射镜相对设置；主反射镜能够将物体漫反射的光反射至次反射镜的反射面上，并由次反射镜的反射面将光反射聚焦至成像探测器上，从而在成像探测器成像；本发明提供的基于高速公路应用需求的三维合成孔径高分辨夜视仪，其结构设计较为紧凑、体积小，能够有效提高现有夜视仪的空间分辨率，实现精确成像和观测。

技术研发人员：李春杰,卢立新,王树国,赫家林,常军
受保护的技术使用者：河北高速公路集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15