[發明專利]一種離軸反射式區域變分辨率成像光學系統

有效

• 申請號: 202210373900.5
• 申請日: 2022-04-11
• 公開（公告）號: CN114815201B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 常軍;曹佳靜;李軼庭;黃翼
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G02B17/06
• 分類號: G02B17/06
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鄔曉楠

1.一種離軸反射式區域變分辨成像光學系統，其特征在于：包括主反射鏡，次反射鏡，DMD元件，第三反射鏡，第四反射鏡，第五反射鏡，第六反射鏡，探測器；

所述主反射鏡為系統光闌；

所述主反射鏡、次反射鏡、第三反射鏡、第四反射鏡、第五反射鏡、第六反射鏡為固定反射鏡，空間位置不變；

所述主反射鏡與次反射鏡組成前置成像子系統，所述第三反射鏡和第四反射鏡組成第一中繼子系統，所述第五反射鏡和第六反射鏡組成第二中繼子系統；

所述第三反射鏡和第四反射鏡、所述第五反射鏡和第六反射鏡的放大倍率滿足共軛距不變的變焦關系，從而確保探測器像面位置不變；

所述DMD元件為選通元件，所述DMD元件的微反射鏡陣列具有“開”、“關”、“平”三種狀態，控制DMD元件微反射鏡陣列為“開”狀態時，能夠使經DMD元件反射的光線進入第二中繼子系統，此時離軸反射式區域變分辨成像光學系統為長焦距結構；控制DMD元件微反射鏡陣列為“平”狀態時，能夠使經DMD元件反射的光線進入第一中繼子系統，此時離軸反射式區域變分辨成像光學系統為短焦距結構；通過控制所述DMD元件的微反射鏡陣列的狀態切換，實現離軸反射式區域變分辨成像光學系統不同焦距結構的切換，從而實現無需經過圖像處理即可得到大視場廣域與小視場區域高分辨圖像，能夠實現對多目標以及動態目標的識別與跟蹤。

2.如權利要求1所述的一種離軸反射式區域變分辨成像光學系統，其特征在于：所述主反射鏡、第四反射鏡、第五反射鏡和第六反射鏡為凹面反射鏡，次反射鏡和第三反射鏡為凸面反射鏡，主反射鏡與次反射鏡的反射鏡面型為二次曲面，第三反射鏡、第四反射鏡、第五反射鏡和第六反射鏡的反射鏡面型為高階非球面；主反射鏡和次反射鏡的反射面相對安排，并形成一次中間像；DMD元件和第三反射鏡的反射面相對安排；第三反射鏡和第四反射鏡的反射面相對安排，第三反射鏡和第四反射鏡組成第一中繼子系統；DMD元件和第五反射鏡的反射面相對安排；第五反射鏡和第六反射鏡的反射面相對安排，第五反射鏡和第六反射鏡組成第二中繼子系統，第六反射鏡和探測器像面相對安排；主反射鏡、次反射鏡與第三反射鏡僅相對光軸偏心放置，無傾斜；第四反射鏡、第五反射鏡和第六反射鏡均相對光軸偏心傾斜，且偏心量與傾斜量各不相同。

3.如權利要求2所述的一種離軸反射式區域變分辨成像光學系統，其特征在于：所述第三反射鏡與第五反射鏡能夠利用單點金剛石車削技術加工于同一塊反射鏡鏡坯上，降低裝調難度。

4.如權利要求3所述的一種離軸反射式區域變分辨成像光學系統，其特征在于：為了進一步地降低裝調難度，所述次反射鏡、第三反射鏡與第五反射鏡能夠利用單點金剛石車削技術加工于同一塊反射鏡鏡坯上，次反射鏡、第三反射鏡中間能夠加工一用于對準的圓形凹面反射面，實現多個反射鏡的集成加工。

5.如權利要求1、2、3或4所述的一種離軸反射式區域變分辨成像光學系統，其特征在于：工作方法為，

來自目標的光入射到所述主反射鏡的反射面上，經該主反射鏡的反射面反射后形成第一反射光，該第一反射光入射到所述次反射鏡的反射面上，經該次反射鏡的反射面反射后形成第二反射光，該第二反射光入射到所述DMD元件的反射面上，經該反射面反射后形成第三反射光，DMD的微反射鏡的狀態為“平”時，該第三反射光入射到所述第三反射鏡的反射面上，經該第三反射鏡的反射面反射后形成第四反射光，第四反射光入射到所述第四反射鏡的反射面上，經該第四反射鏡的反射面反射后被所述探測器像面接收到并成像；DMD的微反射鏡的狀態為“開”時，第三反射光入射到所述第五反射鏡的反射面上，經該第五反射鏡的反射面反射后形成第四反射光，第四反射光入射到所述第六反射鏡的反射面上，經該第六反射鏡的反射面反射后被所述探測器像面接收到并成像；所述DMD元件的微反射鏡狀態為“平”時，系統能夠對較大視場進行清晰成像，當所述DMD元件的微反射鏡狀態為“開”時，系統切換為高分辨率的長焦狀態，對視場范圍內物體進行更高物方空間分辨率的清晰成像；根據實際觀測需求，需要對特定視場進行更高分辨率的觀測時，控制DMD元件反射面上對應的微反射鏡的狀態為“開”，其余微反射鏡的為“平”時，即能夠實現對選定區域進行變分辨率成像的效果，無需經過圖像處理。