[發明專利]一種可見紅外圖譜協同探測光學系統及配準方法

有效

• 申請號: 202010965529.2
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112284536B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 袁立銀;何志平;鄭海燕
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J3/06;G01J3/02
• 代理公司: 上海滬慧律師事務所 31311
• 代理人: 郭英

本發明公開了一種可見紅外圖譜協同探測光學系統及配準方法，由第一通道前置光學和第一通道分光光學、第二通道前置光學和第二通道分光光學組成。其中，第一通道在分光器件之后分為可見光譜成像譜段和近紅外短波光譜探測譜段，第二通道在分光器件之后分為短波光譜探測譜段和近中波光譜探測譜段。來自物方的光線同時進入兩個通道的前置光學中，準直光到達聲光濾波器，經電信號調制，出射單色光，后再經各譜段會聚鏡的會聚，最終到達各譜段的像面。可見光譜成像譜段對目標進行可見光譜細分成像，其余譜段對目標局部進行光譜探測，既可獲取目標的幾何形貌亦可實現局部目標的寬譜光譜探測。本發明的優點是：光路布局緊湊，譜段適應性強，凝視成像，易于裝調。

技術領域

本發明涉及光學系統和光學設計，特別是指一種可見紅外圖譜協同探測光學系統及其及譜段配準方法。

背景技術

光譜類儀器中常用的分光技術有濾光片分光、色散分光、可調濾波器分光和傅里葉分光等技術。其中，聲光可調諧濾波器由于其無運動組件、凝視成像等優點，應用比較廣泛。通常，航天航空平臺對儀器的性能要求高，但給予儀器的體積重量資源有限，因此要求儀器高度緊湊小型化。基于聲光可調諧濾波器分光技術能實現儀器的輕小型化，因此在航天上也不少的應用案例。

現有技術存在的主要問題是：譜段范圍大且兼具成像和光譜探測的儀器體積不夠緊湊；聲光可調諧濾波器本身的光譜范圍較窄；紅外波段采用分色片的方式分譜段，使分色波長的能量不能充分利用。

發明內容

本發明的目的是彌補現有技術的不足，提供一種可見紅外圖譜協同探測光學系統。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是：

圖1是本發明的可見紅外圖譜協同探測光學系統的示意圖，由掃描鏡組1、第一通道前置光學2、第一通道分光光學3和第二通道前置光學4、第二通道分光光學5組成。其中，掃描鏡組1包括指向鏡1.1和轉折鏡1.2，第一通道在分光器件之后分為可見光譜成像譜段和近紅外短波光譜探測譜段，第二通道在分光器件之后分為短波光譜探測譜段和短中波光譜探測譜段。第一通道前置光學2由第一離軸拋物面主鏡2.1、第一視場光欄2.2和第一離軸拋物面次鏡2.3組成；第一通道的分光器件是可見紅外聲光濾波器3.2；第一通道分光光學3的可見光譜成像譜段由前格蘭棱鏡3.1、可見紅外聲光濾波器3.2、后格蘭棱鏡3.3、可見紅外分色片3.4、可見會聚鏡組3.5和可見反射鏡3.6組成；第一通道分光光學3的近紅外短波光譜探測譜段由前格蘭棱鏡3.1、可見紅外聲光濾波器3.2、后格蘭棱鏡3.3、可見紅外分色片3.4、近紅外短波反射鏡3.7和近紅外短波會聚鏡3.8組成。第二通道前置光學4由第二離軸拋物面主鏡4.1、第二視場光欄4.2和第二離軸拋物面次鏡4.3組成；第二通道的分光器件是短中波聲光濾波器5.1；第二通道分光光學5的短波光譜探測譜段由短中波反射鏡5.2和短波色散補償會聚鏡組5.3組成；第二通道分光光學的短中波光譜探測譜段由短中波反射鏡5.2和中波色散補償會聚鏡組5.4組成。其特征在于：

來自物方的光線經指向鏡1.1和轉折鏡1.2反射，再經第一離軸拋物面主鏡2.1會聚成像在第一視場光欄2.2處，再發散至第一離軸拋物面次鏡2.3，準直后經可見紅外的前格蘭棱鏡3.1、可見紅外聲光濾波器3.2，經其電信號調制后，發出單色光經后格蘭棱鏡3.3，再經可見紅外分色片3.4反射，反射的可見光譜段到達可見會聚鏡組3.5會聚，經可見反射鏡3.6反射會聚在可見探測器芯面上；可見紅外分色片3.4透射的近紅外短波譜段到達近紅外短波反射鏡3.7，反射至近紅外短波會聚鏡3.8，會聚在近紅外短波探測器芯面上。同時，來自物方的光線進入第二離軸拋物面主鏡4.1，會聚成像在第二視場光欄4.2處，再發散至第二離軸拋物面次鏡4.3，準直后經短中波聲光濾波器5.1，經其電信號調制后，發出單色光，+1級次衍射光再經短中波反射鏡5.2反射至短波色散補償會聚鏡組5.3，會聚在短波探測器芯面上；-1級次衍射光再經短中波反射鏡5.2反射至中波色散補償會聚鏡組5.4，會聚在中波探測器芯面上。