[发明专利]一种高分辨多波段光学复合成像探测系统及其方法

权利要求书

1.一种高分辨多波段光学复合成像探测系统，其特征在于包括：前置望远镜模块、相位校正与像移补偿模块和传感器成像模块；其中，

所述前置望远镜模块收集目标光信号，并压缩光束口径后发送至所述相位校正与像移补偿模块；

所述相位校正与像移补偿模块将压缩光束口径后的目标光信号相位校正和像移补偿后发送至所述传感器成像模块；

所述传感器成像模块将相位校正和像移补偿后的光信号分为可见光与中红外光两束光，实现可见光成像，将中红外光通过四帧图像和超分辨率算法重构出超分辨率图像。

2.根据权利要求1所述的高分辨多波段光学复合成像探测系统，其特征在于：所述前置望远镜模块包括主镜(1)、次镜(2)、折转镜(3)和三镜(4)；其中，

从目标反射或辐射的光信号经大气传输，进入前置望远系统中的主镜(1)，之后反射到次镜(2)，再反射到折转镜(3)，从折转镜(3)再反射到三镜(4)，最后将光信号反射到相位校正与像移补偿模块中。

3.根据权利要求2所述的高分辨多波段光学复合成像探测系统，其特征在于：主镜的口径为450mm-460mm，放大倍率为10-15倍；主镜、次镜及三镜均采用二次曲面，主镜圆锥系数为-1，次镜及三镜的圆锥系数分别为-1.4和-2.7；折转镜为平面镜，折转镜的平面与水平面夹角为30°。

4.根据权利要求1所述的高分辨多波段光学复合成像探测系统，其特征在于：所述相位校正与像移补偿模块包括变形镜(5)和快速反射镜(6)；其中，

压缩光束口径后的目标光信号进入变形镜(5)，变形镜位于前置望远模块的出瞳位置，通过镜面面形的改变，校正波前变形，之后光信号进入快速反射镜(6)，快速反射镜(6)对成像像移的补偿，经快速反射镜(6)反射的光信号进入传感器成像模块。

5.根据权利要求4所述的高分辨多波段光学复合成像探测系统，其特征在于：所述变形镜(5)的口径为50mm，变形镜RMS平面度优于10nm，具有不小于5倍中心波长的变形量，响应时间小于5ms；

所述快速反射镜的口径为50mm，快速反射镜RMS平面度优于四分之一波长，转角范围大于15mrad，角速度优于4rad/s，响应带宽小于200Hz。

6.根据权利要求1所述的高分辨多波段光学复合成像探测系统，其特征在于：所述传感器成像模块包括分光镜(7)、可见光物镜(8)、可见光传感器(9)、中波红外物镜(10)、微扫描器(11)和中波红外传感器(12)；其中，

相位校正和像移补偿后的光信号通过分光镜(7)分为可见光与中红外光两束光，可见光通过可见光物镜(8)后，会聚到可见光传感器(9)实现成像；

中红外光进入中波红外成像物镜(10)，之后通过微扫描器(11)，并通过四帧图像和超分辨率算法重构出超分辨率图像，并会聚于中波红外传感器(12)焦平面，从而实现对目标区域的成像。

7.一种高分辨多波段光学复合成像探测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

前置望远镜模块收集目标光信号，并压缩光束口径后发送至相位校正与像移补偿模块；

相位校正与像移补偿模块将压缩光束口径后的目标光信号相位校正和像移补偿后发送至传感器成像模块；

传感器成像模块将相位校正和像移补偿后的光信号分为可见光与中红外光两束光，实现可见光成像，将中红外光通过四帧图像和超分辨率算法重构出超分辨率图像。

8.根据权利要求7所述的高分辨多波段光学复合成像探测方法，其特征在于：所述前置望远镜模块包括主镜(1)、次镜(2)、折转镜(3)和三镜(4)；其中，

从目标反射或辐射的光信号经大气传输，进入前置望远系统中的主镜(1)，之后反射到次镜(2)，再反射到折转镜(3)，从折转镜(3)再反射到三镜(4)，最后将光信号反射到相位校正与像移补偿模块中。

9.根据权利要求7所述的高分辨多波段光学复合成像探测方法，其特征在于：所述相位校正与像移补偿模块包括变形镜(5)和快速反射镜(6)；其中，

压缩光束口径后的目标光信号进入变形镜(5)，变形镜位于前置望远模块的出瞳位置，通过镜面面形的改变，可以校正波前变形，之后光信号进入快速反射镜(6)，快速反射镜(6)实现对成像像移的补偿，经快速反射镜(6)反射的光信号进入传感器成像模块。

10.根据权利要求7所述的高分辨多波段光学复合成像探测方法，其特征在于：所述传感器成像模块包括分光镜(7)、可见光物镜(8)、可见光传感器(9)、中波红外物镜(10)、微扫描器(11)和中波红外传感器(12)；其中，相位校正和像移补偿后的光信号通过分光镜(7)分为可见光与中红外光两束光，可见光通过可见光物镜(8)后，会聚到可见光传感器(9)实现成像；

中红外光进入中波红外成像物镜(10)，之后通过微扫描器(11)，并通过四帧图像和超分辨率算法重构出超分辨率图像，并会聚于中波红外传感器(12)焦平面，从而实现对目标区域的成像。