基于分色膜的增强型夜视镜目视系统的制作方法

本发明涉及夜视仪技术领域，尤其是微光夜视技术领域，具体而言涉及一种基于分色膜的增强型夜视镜目视系统。

背景技术：

基于微光像增强器的微光夜视技术是目前军事领域使用的两大主要夜视技术之一，也是目前应用最广泛的一种单兵夜视技术。自上世纪60年代起，历经海湾战争、阿富汗战争及伊拉克战争等多场近代战争的洗礼，基于微光像增强器的微光夜视技术获得了长足的发展，时至今日，已发展至第3代甚至第4代微光像增强器，微光像增强器的成像性能得到了大幅度提高。更高的分辨率，更亮的成像视场极大的拓展了微光夜视技术的应用。

微光像增强器是一种模拟成像器件，其主要的单兵应用方式是作为一种直视型设备，延伸人类在夜间的视觉能力。所以，目前主要的单兵夜视装备形式集中在单双目的手持、单双目盔载以及枪瞄上。

为了进一步拓展微光夜视设备的应用，近年来发展出了增强型夜视镜，其在传统微光夜视仪的基础上将其他信道获得的信息(文字、图像等)，以光学的方式融合到微光夜视的直视视场内。这种方式极大的拓展了微光夜视仪的应用场景，使得微光夜视设备在保留自身高分辨率、类似真实视觉优点的同时，可以获得目标快速识别定位能力，获得指挥部的指挥信息，获得现场的环境信息等。美国的l3harris公司与exlis公司合作开发了psq-20系列增强型夜视镜以及steiner公司开发的pvs-21系列增强型夜视镜等装备均是采用的上述技术。

目前主流实现光学融合的方式是在目视系统中使用分光棱镜，微光像增强器的显示屏和显示其他信道信息的微型显示屏分列分光棱镜的斜面两侧，分光棱镜具有45°入射角半透半反特性，这使得分列斜面两侧的显示屏可以通过透射和反射在一束光束中进行融合。但是，分光棱镜的半透半反特性带来的另一个问题是50％的光能量损失，对于直视型的微光夜视设备，目视系统视场范围的亮度直接影响夜视设备的视距和调制传递函数。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种基于分色膜的增强型夜视镜目视系统，以减少传统增强型夜视镜目视系统中的光能量损失，提升增强型夜视镜的成像性能。

本发明的上述目的通过独立权利要求的技术特征实现，从属权利要求以另选或有利的方式发展独立权利要求的技术特征。

为达成上述目的，本发明提出一种基于分色膜的增强型夜视镜目视系统，包括阳极显示屏、微型显示屏、分光棱镜以及长前工作距目镜，其中阳极显示屏与微型显示屏分列分光棱镜的斜面两侧，长前工作距目镜与阳极显示屏共光轴，且与阳极显示屏分列分光棱镜斜面的两侧；

所述的分光棱镜为两个直角棱镜通过斜面胶合而成，并且在所述斜面处镀制分色膜。

优选地，所述分色膜具有接近45°入射角。

优选地，所述阳极显示屏与微型显示屏距离分光棱镜的距离相等。

优选地，所述分色膜上镀有通带峰值为阳极显示屏光谱的窄带滤光膜。

优选地，所述分色膜上的窄带滤光膜为550nm高透的窄带滤光膜，通带宽度5～10nm。

优选地，所述阳极显示屏为微光像增强器阳极。

优选地，所述微光像增强器阳极面尺寸φ18mm，阳极面荧光粉点亮后显示绿色图像，光谱中心波长为550nm。

优选地，所述分光棱镜尺寸为25.4mm的立方体。

优选地，所述长前工作距目镜为分离式长前工作距目镜，其出瞳直径7mm，出瞳距21mm，前焦距44.5mm，包括共轴并依次设置的第一凸透镜、第二凸透镜、负透镜、第三凸透镜以及平板玻璃，其中第一凸透镜、第三凸透镜用以调节目镜的光焦度；第二凸透镜和负透镜的配合以进行色差矫正，平板玻璃用以对分光棱镜的光程补偿和色散补偿。

优选地，所述微型显示屏为彩色oled，显示的信息包括红外相机的伪彩色图像或线框图像、文字、图标以及线条，所述的图像、文字或线条赋色时避开550nm绿色光谱。

由以上本发明的技术方案，本发明提出的基于分色膜的增强型夜视镜目视系统的显著的有益效果在于：通过在分光棱镜的胶合面设置分色膜，接近45°入射角，对阳极显示屏的光谱可以高透，对微型显示屏的光谱可以高反，通过膜层的设置可实现两束光的共轴融合。阳极显示屏的绿光高透通过分色膜，微型显示屏的图像高反通过分色膜，两束光可几乎无损的进入通一个光轴，在经44.5mm的目镜，在目镜后21mm的孔径光阑处进入人眼瞳孔融合成像，使增强型夜视镜可以在实现多信息光学融合的同时，减小成像能量的损失，提升夜视成像的性能。

同时，长前工作距目镜采用分离式设计结构，利用其工作距长的特性，可以不借助中继镜直接对这两束光进行目视成像。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

图1是本发明的增强型夜视镜目视系统的系统配置图。

图2是本发明的长前工作距目镜光学结构图。

图3是本发明的分光棱镜分色膜透过率曲线。

图4是本发明的长前工作距目镜调制传递函数。

图5是本发明的长前工作距目镜场曲和畸变，

图6是本发明的长前工作距目镜点列图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是应为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。

结合图1-图6所示，根据本发明公开的实施例的一种基于分色膜的增强型夜视镜目视系统，包括阳极显示屏1、微型显示屏2、分光棱镜3以及长前工作距目镜4，其中阳极显示屏1与微型显示屏2分列在分光棱镜3的斜面两侧，长前工作距目镜4与阳极显示屏1共光轴，且与阳极显示屏分列分光棱镜斜面的两侧。

本发明的分光棱镜3为两个直角棱镜通过斜面胶合而成，并且在斜面处镀制分色膜。优选地，分色膜具有接近45°入射角。

图1中，标号5表示人眼瞳孔位置。

在另外的实施例中，分色膜还可以设置成其他角度，同时配套分光棱镜的入射面(入射角度)以实现与45°入射角相同的直角射出效果。

阳极显示屏1与微型显示屏2距离分光棱镜3的距离相等。

优选地，结合图3所示，分色膜上镀有通带峰值为阳极显示屏光谱的窄带滤光膜。尤其优选地，窄带滤光膜为550nm高透的窄带滤光膜，通带宽度5～10nm，使得分色膜在接近45°入射角，对阳极显示屏的光谱可以高透，对微型显示屏的光谱可以高反。

本发明的各个实施例中，阳极显示屏1为微光像增强器阳极。微光像增强器阳极的面尺寸φ18mm，阳极面荧光粉点亮后显示绿色图像，光谱中心波长为550nm。

分光棱镜3采用尺寸为25.4mm的立方体。

优选地，长前工作距目镜为分离式结构的长前工作距目镜，其出瞳直径7mm，出瞳距21mm，前焦距44.5mm。

结合图2、4所示，包括共轴并依次设置的第一凸透镜4-1、第二凸透镜4-2、负透镜4-3、第三凸透镜4-4以及平板玻璃4-5。其中第一凸透镜、第三凸透镜用以调节目镜的光焦度；第二凸透镜和负透镜的配合以进行色差矫正，平板玻璃用以对分光棱镜的光程补偿和色散补偿。

图4所示为长前工作距目镜示例性的光学参数，其中obj为阳极显示屏1或者微型显示屏2所在的面，sto为平板玻璃4-5所在的面，编号为平板玻璃4-5的另一面。编号3-10分别为第三凸透镜4-4、负透镜4-3、第二凸透镜4-2、第一凸透镜4-1对应的面，编号11为瞳面，tma为人眼的成像面。

优选地，所述微型显示屏为彩色oled，显示的信息包括红外相机的伪彩色图像或线框图像、文字、图标以及线条，所述的图像、文字或线条赋色时避开550nm绿色光谱。

结合图5、6所示，本发明提出的基于分色膜的增强型夜视镜目视系统的显著的有益效果在于：通过在分光棱镜的胶合面设置分色膜，接近45°入射角，对阳极显示屏的光谱可以高透，对微型显示屏的光谱可以高反，通过膜层的设置可实现两束光的共轴融合。阳极显示屏的绿光高透通过分色膜，微型显示屏的图像高反通过分色膜，两束光可几乎无损的进入通一个光轴，在经44.5mm的目镜，在目镜后21mm的孔径光阑处进入人眼瞳孔融合成像，使增强型夜视镜可以在实现多信息光学融合的同时，减小成像能量的损失，提升夜视成像的性能。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。