[发明专利]一种多孔径分波段高分辨率成像装置及其成像方法

摘要

本发明公开了一种多孔径分波段高分辨率成像装置及其成像方法。该装置包括卡塞格林光学系统和多孔径分波段成像装置；卡塞格林光学系统由卡塞格林望远镜主镜和卡塞格林望远镜次镜构成；多孔径分波段成像装置包括四块大小相等的正方形的可见光、短波红外、中波红外和长波红外CCD探测器阵列、四块对应于可见光、短波红外、中波红外和长波红外的透镜、焦平面编码模板和隔光挡板。本发明克服了现有技术中单一波段红外图像对于小目标的检测中遇到的困难，减小目标检测的虚警概率。本发明同时具有超高分辨率成像能力，节省成像像元的优点；并且有效地克服了普遍存在的视场角度小的缺陷。

主权项

一种多孔径分波段高分辨率成像装置，该装置包括卡塞格林光学系统和多孔径分波段成像装置；其特征在于：1)卡塞格林光学系统由卡塞格林望远镜主镜(2)和卡塞格林望远镜次镜(1)构成；卡塞格林望远镜主镜(2)是一块中心具有开孔的抛物面镜，卡塞格林望远镜次镜(1)是一块双曲面镜；卡塞格林望远镜次镜(1)的双曲面焦点和卡塞格林望远镜主镜(2)的抛物面焦点重合；卡塞格林望远镜主镜(2)接收来自目标的多个波段的光束；卡塞格林望远镜主镜(2)和卡塞格林望远镜次镜(1)垂直于入射光线平行放置，使卡塞格林望远镜次镜(1)的双曲面焦点和卡塞格林望远镜主镜(2)的抛物面焦点重合；2)多孔径分波段成像装置(3)放置于卡塞格林望远镜次镜(1)的另一共轭焦点处；3)多孔径分波段成像装置(3)包括四块大小相等的正方形的可见光、短波红外、中波红外和长波红外CCD探测器阵列(6)、四块对应于可见光、短波红外、中波红外和长波红外的透镜(4)、焦平面编码模板(7)和隔光挡板(5)；4)四块大小相等的正方形的可见光、短波红外、中波红外和长波红外CCD探测器阵列用于采集由各个波段透镜汇聚的光学信号，四块CCD探测器阵列呈田字形放置；选取红外探测器像元尺寸为25×25μm，每个孔径对应64×64像素探测器阵列，探测器阵列总规模为128×128像素；5)四块对应于可见光、短波红外、中波红外和长波红外的透镜用于将卡塞格林系统反射的光束汇聚于四块CCD探测器阵列；在四种波段的CCD探测阵列前端分别设置相应的光学成像透镜，透镜与探测器平面之间的距离等于透镜的焦距；6)焦平面编码模板用于对中波红外和长波红外探测器所成图像进行编码；可见光波段和短波红外直接对目标场景进行成像，针对中波红外CCD探测器阵列像元和长波红外CCD探测器阵列像元采用4×4焦平面编码模板，将焦平面编码模板放置于中波红外和长波红外的CCD探测器阵列前；7)隔光挡板用于分割四个成像孔径，以保证各个孔径的成像光束不会互相干扰；在每个透镜四周添加隔光挡板，每个透镜会聚一个波段的光波，在对应的CCD探测器阵列上获得四幅不同波段的单元图像阵列。