[发明专利]一种可见红外图谱协同探测光学系统及配准方法

说明书

本发明公开了一种可见红外图谱协同探测光学系统及配准方法，由第一通道前置光学和第一通道分光光学、第二通道前置光学和第二通道分光光学组成。其中，第一通道在分光器件之后分为可见光谱成像谱段和近红外短波光谱探测谱段，第二通道在分光器件之后分为短波光谱探测谱段和近中波光谱探测谱段。来自物方的光线同时进入两个通道的前置光学中，准直光到达声光滤波器，经电信号调制，出射单色光，后再经各谱段会聚镜的会聚，最终到达各谱段的像面。可见光谱成像谱段对目标进行可见光谱细分成像，其余谱段对目标局部进行光谱探测，既可获取目标的几何形貌亦可实现局部目标的宽谱光谱探测。本发明的优点是：光路布局紧凑，谱段适应性强，凝视成像，易于装调。

技术领域

本发明涉及光学系统和光学设计，特别是指一种可见红外图谱协同探测光学系统及其及谱段配准方法。

背景技术

光谱类仪器中常用的分光技术有滤光片分光、色散分光、可调滤波器分光和傅里叶分光等技术。其中，声光可调谐滤波器由于其无运动组件、凝视成像等优点，应用比较广泛。通常，航天航空平台对仪器的性能要求高，但给予仪器的体积重量资源有限，因此要求仪器高度紧凑小型化。基于声光可调谐滤波器分光技术能实现仪器的轻小型化，因此在航天上也不少的应用案例。

现有技术存在的主要问题是：谱段范围大且兼具成像和光谱探测的仪器体积不够紧凑；声光可调谐滤波器本身的光谱范围较窄；红外波段采用分色片的方式分谱段，使分色波长的能量不能充分利用。

发明内容

本发明的目的是弥补现有技术的不足，提供一种可见红外图谱协同探测光学系统。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

图1是本发明的可见红外图谱协同探测光学系统的示意图，由扫描镜组1、第一通道前置光学2、第一通道分光光学3和第二通道前置光学4、第二通道分光光学5组成。其中，扫描镜组1包括指向镜1.1和转折镜1.2，第一通道在分光器件之后分为可见光谱成像谱段和近红外短波光谱探测谱段，第二通道在分光器件之后分为短波光谱探测谱段和短中波光谱探测谱段。第一通道前置光学2由第一离轴抛物面主镜2.1、第一视场光栏2.2和第一离轴抛物面次镜2.3组成；第一通道的分光器件是可见红外声光滤波器3.2；第一通道分光光学3的可见光谱成像谱段由前格兰棱镜3.1、可见红外声光滤波器3.2、后格兰棱镜3.3、可见红外分色片3.4、可见会聚镜组3.5和可见反射镜3.6组成；第一通道分光光学3的近红外短波光谱探测谱段由前格兰棱镜3.1、可见红外声光滤波器3.2、后格兰棱镜3.3、可见红外分色片3.4、近红外短波反射镜3.7和近红外短波会聚镜3.8组成。第二通道前置光学4由第二离轴抛物面主镜4.1、第二视场光栏4.2和第二离轴抛物面次镜4.3组成；第二通道的分光器件是短中波声光滤波器5.1；第二通道分光光学5的短波光谱探测谱段由短中波反射镜5.2和短波色散补偿会聚镜组5.3组成；第二通道分光光学的短中波光谱探测谱段由短中波反射镜5.2和中波色散补偿会聚镜组5.4组成。其特征在于：

来自物方的光线经指向镜1.1和转折镜1.2反射，再经第一离轴抛物面主镜2.1会聚成像在第一视场光栏2.2处，再发散至第一离轴抛物面次镜2.3，准直后经可见红外的前格兰棱镜3.1、可见红外声光滤波器3.2，经其电信号调制后，发出单色光经后格兰棱镜3.3，再经可见红外分色片3.4反射，反射的可见光谱段到达可见会聚镜组3.5会聚，经可见反射镜3.6反射会聚在可见探测器芯面上；可见红外分色片3.4透射的近红外短波谱段到达近红外短波反射镜3.7，反射至近红外短波会聚镜3.8，会聚在近红外短波探测器芯面上。同时，来自物方的光线进入第二离轴抛物面主镜4.1，会聚成像在第二视场光栏4.2处，再发散至第二离轴抛物面次镜4.3，准直后经短中波声光滤波器5.1，经其电信号调制后，发出单色光，+1级次衍射光再经短中波反射镜5.2反射至短波色散补偿会聚镜组5.3，会聚在短波探测器芯面上；-1级次衍射光再经短中波反射镜5.2反射至中波色散补偿会聚镜组5.4，会聚在中波探测器芯面上。