[發明專利]折反式雙譜段凝視成像系統

無效

• 申請號: 200910072655.9
• 申請日: 2009-08-06
• 公開（公告）號: CN101634744A
• 公開（公告）日: 2010-01-27
• 發明（設計）人: 龍夫年;王治樂
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G02B17/08
• 分類號: G02B17/08;G02B1/10;G01J5/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 王吉東

技術領域

本發明涉及一種探測識別目標的雙波段凝視成像系統。

背景技術

為了能夠在復雜的背景中探測識別目標，或者對遠距離的弱小目標進行探測識別，可以采用雙波段或多波段的成像系統。考慮到系統的能量利用效率和系統結構的緊湊性，通常采用雙波段凝視成像系統，雙波段一般指可見光波段與紅外光波段。目前已知的可見光與紅外光雙波段成像系統多利用卡賽格林兩鏡系統作為主成像系統，在像空間加45°放置的平行平板進行分光，此方案的優點是分光元件的鍍膜加工相對容易，但其缺點是系統的視場一般較小，通常在1°以內。如果采用離軸三反系統，可以獲得較大的視場，但系統的加工與裝調難度會大大增加。因此，如何在現有加工與裝調工藝條件下，設計出視場相對較大(與反射成像系統相比)的可見光與紅外光雙波段凝視成像系統具有重要的工程應用價值。

發明內容

本發明為解決在不增加系統裝調難度情況下可見光與紅外光雙波段凝視成像系統中視場較小的問題，而提供了一種折反式雙譜段凝視成像系統。

本發明的折反式雙譜段凝視成像系統，它由全反射系統、折射系統和冷光闌組成；所述的全反射系統由第一反射鏡、第二反射鏡和鍍膜透鏡組成，第一反射鏡、第二反射鏡和鍍膜透鏡同軸設置，第一反射鏡中心開孔，全波段光束在第一反射鏡、第二反射鏡間反射，經過反射的全波段光束通過第一反射鏡的中心開孔后經鍍膜透鏡分光，其中，可見光波段光束被反射回全反射系統，在全反射系統前方得到第一像面；所述的折射系統由第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡組成，全波段光束經鍍膜透鏡分光后，透過鍍膜透鏡的紅外光波段光束進入折射系統，通過第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡和第五透鏡折射后，在冷光闌(可遮擋鏡筒壁熱輻射，有效降低系統噪聲)后方得到第二像面。

本發明提出了一種基于同軸兩鏡三反成像系統的雙波段凝視成像系統，采用鍍膜透鏡取代了傳統的平行平板進行分光；本發明采用帶有冷光闌的折反混合二次成像系統。本發明在不增加系統裝調難度的情況下，采用同軸兩鏡三反成像系統獲得了視場為±1°(視場范圍為2°)的相對較大的視場(與卡賽格林兩鏡系統相比)；同時采用鍍膜透鏡實現分光，具有分光效率高、系統成像質量優良和結構緊湊的優點，而帶有冷光闌的折反混合二次成像系統有效提高了紅外光凝視成像系統探測與成像的靈敏度。

附圖說明

圖1為本發明的光學系統的光路圖，圖2為本發明光學系統可見光波段的傳遞函數曲線圖，圖3為本發明光學系統可見光波段的圓包圍能量曲線圖，圖4為本發明光學系統紅外光波段的傳遞函數曲線圖，圖5為本發明光學系統紅外光波段的圓包圍能量曲線圖。

具體實施方式

具體實施方式一：下面結合圖1具體說明本實施方式。本實施方式由全反射系統12、折射系統13和冷光闌9組成；所述的全反射系統12由第一反射鏡2、第二反射鏡1和鍍膜透鏡3組成，第一反射鏡2、第二反射鏡1和鍍膜透鏡3同軸設置，第一反射鏡2中心開孔2-1，全波段光束在第一反射鏡2、第二反射鏡1間反射，經過反射的全波段光束通過第一反射鏡2的中心開孔2-1后經鍍膜透鏡3分光，其中，可見光波段光束被反射回全反射系統12，在全反射系統12前方得到第一像面11；所述的折射系統13由第一透鏡4、第二透鏡5、第三透鏡6、第四透鏡7、第五透鏡8組成，全波段光束經鍍膜透鏡3分光后，透過鍍膜透鏡3的紅外光波段光束進入折射系統13，通過第一透鏡4、第二透鏡5、第三透鏡6、第四透鏡7和第五透鏡8折射后，在冷光闌9后方得到第二像面10。

在本實施方式中，根據消像差條件公式(1)-(4)獲得全反射成像系統12初始結構，并采用光學設計軟件Zemax進行優化，得到全反射成像系統中可見光波段光束成像光路。最后，將該波段光束成像光路參數固定，在鍍膜透鏡3后加入折射成像系統13，折射成像系統13中各個透鏡參數與位置可采用應用光學教材中的PW法(或采用經驗法)獲得，并采用光學設計軟件Zemax進行優化，得到系統的紅外光波段光束成像光路。最后用CCD探測器探測像11和像10。

具體實施方式二：下面結合圖1具體說明本實施方式。本實施方式與實施方式一的不同之處是：第一反射鏡2中心開孔2-1的直徑以不產生二次遮光為佳。其他組成和連接關系與具體實施方式一相同。

具體實施方式三：下面結合圖1具體說明本實施方式。本實施方式與實施方式一的不同之處是：第一反射鏡2與鍍膜透鏡3前表面以在光路中的相同位置為優，用以減小系統的結構尺寸，同時避免光束傳輸受限。其他組成和連接關系與具體實施方式一相同。