一种多通道融合光学系统的制作方法

1.本实用新型涉及光学系统技术领域，特别是涉及一种多通道融合光学系统。


背景技术：

2.在一些应用领域，需要将多通道光信息融合，使得能够同时获得各通道光包含的图像信息，满足应用要求。在授权公告号cn cn209311704u，名称为“一种热成像融合夜视仪”的专利中，将热成像与夜视融合的光学系统，是利用数字图像裁剪的方式进行图像融合。由于两路光线离轴，需要裁剪掉两路光视场不重合的部分，故会降低图像分辨率。同时当以无穷远目标像重合为校准要求，在观察近处目标时，会产生明显的视差或者两路光所成的像不重合。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种多通道融合光学系统，能够实现两通道光信息的融合，能够改善现有技术存在的图像分辨率降低以及图像视差的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
5.一种多通道融合光学系统，包括成像组件、显示组件、导光组件和成像面，所述成像组件用于获取目标区域的第一波段光线并进行成像，所述显示组件与所述成像组件相连，用于将所述成像组件获得的图像显示，将图像光线入射到所述导光组件，所述导光组件用于获取目标区域的第二波段光线并将该光线成像到所述成像面，以及将所述显示组件发出的所述图像光线引导传播而投射到所述成像面，使得第一波段光线所成图像与第二波段光线所成图像融合。
6.优选的，所述导光组件包括第一光学元件，所述第一光学元件用于将进入的第二波段光线透射过而使该光线入射到所述成像面，以及用于将来自所述显示组件的所述图像光线反射出而使所述图像光线入射到所述成像面。
7.优选的，所述导光组件还包括设置在所述第一光学元件和所述成像面之间光路上的第一透镜组，所述第一透镜组用于将通过所述第一光学元件的第二波段光线成像到所述成像面，以及将通过所述第一光学元件的所述图像光线投射到所述成像面。
8.优选的，所述导光组件还包括设置在所述显示组件和所述第一光学元件之间光路上的第二光学元件，所述第二光学元件用于将来自所述显示组件的所述图像光线反射到所述第一光学元件。
9.优选的，所述导光组件包括设置在所述显示组件和所述成像面之间光路上的第二透镜组，所述第二透镜组用于将来自所述显示组件的所述图像光线投射到所述成像面。
10.优选的，还包括设置在所述导光组件和所述成像面之间光路上的转向组件，所述转向组件用于将由所述导光组件出射的所述图像光线、所述第二波段光线引导入射到所述成像面，改变形成在所述成像面的图像方向。
11.优选的，所述转向组件包括棱镜或者透镜。
12.优选的，还包括第三透镜组，用于将形成在所述成像面的图像进行成像。
13.优选的，所述成像组件包括第四透镜组和感光成像面，所述第四透镜组用于获取目标区域的第一波段光线，将该光线成像到所述感光成像面。
14.优选的，第一波段光线为红外光，第二波段光线为可见光。
15.由上述技术方案可知，本实用新型所提供的一种多通道融合光学系统，成像组件获取目标区域的第一波段光线并进行成像，显示组件将成像组件获得的图像显示，将图像光线入射到导光组件，导光组件获取目标区域的第二波段光线并将该光线成像到成像面，以及将显示组件发出的图像光线引导传播而投射到成像面，从而使第一波段光线所成图像与第二波段光线所成图像融合，实现两通道光信息融合。
16.本实用新型的多通道融合光学系统对第二波段光线直接成像，对第一波段光线形成图像，再将图像通过投影与第二波段光线所成图像融合，实现两通道光图像的融合，与现有的两路光线离轴、利用数字图像裁剪的方式进行图像融合相比，能够改善其存在的图像分辨率降低以及图像视差的问题。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本实用新型实施例提供的一种多通道融合光学系统的示意图；
19.图2为本实用新型又一实施例提供的一种多通道融合光学系统的示意图；
20.图3为本实用新型又一实施例提供的一种多通道融合光学系统的示意图；
21.图4为本实用新型又一实施例提供的一种多通道融合光学系统的示意图；
22.图5为本实用新型实施例的转向组件的光路示意图；
23.图6为本实用新型实施例中对多通道融合光学系统校正光轴的方法流程图。
具体实施方式
24.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。
25.请参考图1，图1为本实施例提供的一种多通道融合光学系统的示意图，由图可看出，本实施例的多通道融合光学系统包括成像组件10、显示组件11、导光组件12和成像面13。所述成像组件10用于获取目标区域的第一波段光线并进行成像，所述显示组件11与所述成像组件10相连，用于将所述成像组件10获得的图像显示，将图像光线入射到所述导光组件12，所述导光组件12用于获取目标区域的第二波段光线并将该光线成像到所述成像面13，以及将所述显示组件11发出的所述图像光线引导传播而投射到所述成像面13，使得第一波段光线所成图像与第二波段光线所成图像融合。
26.第一波段光线与第二波段光线的波段范围不同。目标区域的第一波段光线是指目标区域发射出的第一波段光线，目标区域的第二波段光线是指目标区域发射出的第二波段光线。在图1至图3中虚线表示第一波段光线，实线表示第二波段光线。
27.成像组件10获取目标区域的第一波段光线并进行成像。显示组件11将成像组件10产生的图像显示，发射出图像光线。图像光线是指包含图像信息的光线，用户眼睛获取到图像光线后用户能够看到图像。
28.导光组件12获取目标区域的第二波段光线并将光线成像到成像面13。导光组件12还将显示组件11发出的图像光线引导传播而投射到成像面13，显示组件11显示图像为对目标区域的第一波段光线所成图像，从而使得第一波段光线所成图像与第二波段光线所成图像融合。
29.本实施例的多通道融合光学系统对第二波段光线直接成像，对第一波段光线形成图像，再将图像通过投影与第二波段光线所成图像融合，实现两通道光图像的融合，与现有的两路光线离轴、利用数字图像裁剪的方式进行图像融合相比，本多通道融合光学系统能够改善现有技术存在的图像分辨率降低以及图像视差的问题。
30.下面结合附图和具体实施方式对本多通道融合光学系统进行详细说明。
31.可选的，请参考图2，图2为又一实施例提供的一种多通道融合光学系统的示意图。如图所示，所述导光组件12可包括第一光学元件120，所述第一光学元件120用于将进入的第二波段光线透射过而使该光线入射到所述成像面13，以及用于将来自所述显示组件11的所述图像光线反射出而使所述图像光线入射到所述成像面13。使得可以通过第一光学元件120将进入的第二波段光线和来自显示组件11的图像光线，共轴地入射到成像面13，可以保证两通道图像的配准度。
32.进一步的可参考图2所示，导光组件12还可包括设置在所述第一光学元件120和所述成像面13之间光路上的第一透镜组121，所述第一透镜组121用于将通过所述第一光学元件120的第二波段光线成像到所述成像面13，以及将通过所述第一光学元件120的所述图像光线投射到所述成像面13。本实施方式中，第一透镜组121既作为用于将第二波段光线进行成像的镜组，同时也作为将来自显示组件11的图像光线投影到成像面13的镜组，因此在本光学系统中实现镜片的共用，能够减少镜片数量，有助于使得系统结构紧凑，占用空间减小。
33.其中，第一透镜组121作为用于将来自显示组件11的图像光线投影到成像面13的镜组，显示组件11和成像面13分别处于两个光学共轭的位置。
34.另外，在其它实施例中，也可以设置第一光学元件用于将进入的第二波段光线反射出而使该光线入射到成像面，以及用于将来自显示组件的图像光线透射过而使图像光线入射到成像面。这种结构与图2所示光学系统结构相比，会使光学系统的光路布局不简化。在实际应用中可优选使用图2所示方案。
35.导光组件12用于将来自显示组件11的图像光线引导传播而投射到成像面13，具体的，导光组件12可包括设置在所述显示组件11和所述成像面13之间光路上的第二透镜组，所述第二透镜组用于将来自所述显示组件11的所述图像光线投射到所述成像面13。第二透镜组作为用于将来自显示组件11的图像光线投影的镜组。
36.优选的，请参考图3，图3为又一实施例提供的一种多通道融合光学系统的示意图。
如图所示，可在显示组件11和第一光学元件120之间光路上设置第二透镜组122，通过第二透镜组122将显示组件11发射出的图像光线投射到第一光学元件120，而后图像光线依次通过第一光学元件120、第一透镜组121投射到成像面13。本实施方式中，由第二透镜组122和第一透镜组121组合将来自显示组件11的图像光线进行投影。
37.进一步的为了优化布置本光学系统的光路结构，导光组件12还可包括设置在所述显示组件和所述第一光学元件之间光路上的第二光学元件，所述第二光学元件用于将来自所述显示组件的所述图像光线反射到所述第一光学元件。可参考图4，图4为又一实施例提供的一种多通道融合光学系统的示意图，如图所示，本实施方式中，具体在第二透镜组122和第一光学元件120之间光路上设置第二光学元件123，由第二透镜组122出射的图像光线入射到第二光学元件123，第二光学元件123将光线反射到第一光学元件120。通过布置第二光学元件123，能够偏转光路使得更容易布置本光学系统的光路结构，能够使得光学系统结构紧凑，能够使得光学系统尺寸大大缩减，有助于减小占用空间。
38.进一步优选的，所述多通道融合光学系统还可包括设置在所述导光组件和所述成像面之间光路上的转向组件，所述转向组件用于将由所述导光组件出射的所述图像光线、所述第二波段光线引导入射到所述成像面，改变形成在所述成像面的图像方向。比如若本光学系统应用望远镜进行成像，直接获得的图像为倒立像，那么通过采用转向组件能够改变图像方向，比如可以使得投射到成像面的图像转为正立像。可结合参考图4和图5所示，图5为本实施例的转向组件的光路示意图，所述转向组件14可采用但不限于棱镜或者透镜。如图所示的转向组件14采用两个棱镜，光线通过两个棱镜传播后使在成像面所成图像改变方向。
39.进一步优选的，所述光学系统还可包括第三透镜组，用于将形成在所述成像面的图像进行成像。可参考图4所示，可将第三透镜组15设置在成像面13用户观看一侧，用户可通过第三透镜组15观察图像，通过第三透镜组15可以将所成图像放大或者缩小。
40.进一步具体的，成像组件10可包括第四透镜组100和感光成像面101，所述第四透镜组100用于获取目标区域的第一波段光线，将该光线成像到所述感光成像面101。可参考图4所示，第四透镜组100可包括一个或者多个透镜，可采用凸透镜或者凹透镜，可采用球面透镜或者非球面透镜。
41.优选的，所述光学系统还可包括设置在导光组件12的第二波段光线进入一侧的保护窗16。
42.可选的，第一光学元件120可采用但不限于棱镜，或者第二光学元件123可采用但不限于棱镜。第一光学元件120可采用半透半反棱镜。第一透镜组121、第二透镜组122或者第三透镜组15可采用但不限于凸透镜、凹透镜、平凸透镜或者平凹透镜。显示组件11可采用但不限于oled显示器或者led显示器。
43.可选的，第一波段光线为红外光，第二波段光线为可见光，相应本光学系统可实现可见光图像与红外光图像的融合。
44.本实施例的多通道融合光学系统可通过以下过程校正光轴，使得入射到成像面的第二波段光线与图像光线的光轴共轴。可结合图4以及参考图6，图6为本实施例中对多通道融合光学系统校正光轴的方法流程图，具体包括以下步骤：
45.s20：调节第一透镜组121光轴与第二透镜组122光轴平行。
46.在实际操作过程中，在无穷远处第二波段光线所成图像清晰，同时第一波段光线所成图像清晰，可认为第一透镜组121光轴与第二透镜组122光轴平行。具体可以先调整第一透镜组121，使在无穷远处第二波段光线所成图像清晰；然后固定第一透镜组121，调整第二透镜组122，使在无穷远处第一波段光线所成图像清晰。
47.s21：调节显示组件11的位置，使得在成像面13上第一波段光线所成图像中心与第二波段光线所成图像中心重合。
48.经过前一过程调整后，使得入射到成像面13的第二波段光线与图像光线的光轴平行，然后将显示组件11和成像面13分别固定在光学共轭的位置。调整显示组件11在与光轴垂直的平面内的位置，使第一波段光线所成图像中心与第二波段光线所成图像中心重合。从而使得两通道光线共轴，这样在任一物距下都可在成像面13得到融合图像。
49.本实施例的多通道融合光学系统，可实现不同物距的图像融合。本光学系统在校正光轴时只需校正无穷远处的像重合即可实现在不同物距时的图像融合。
50.本实施例的多通道融合光学系统可具有三种工作模式包括融合模式、可见光模式和红外光模式。可控制关闭显示组件实现可见光模式，可通过将保护窗口遮挡实现红外光模式。也可实现昼夜工作。在系统没有供电电源时，该系统可降维使用，即只有白天的可见光工作模式。
51.以上对本实用新型所提供的一种多通道融合光学系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。