[发明专利]全反射式成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及空间光学技术领域，特别涉及一种全反射式成像系统。

背景技术

随着新一代多波段红外探测器技术的发展，多波段成像的使用变得越来越广泛，为了成功应用新一代探测器，必须设计出能够同时具备多波段成像能力的光学系统。在红外成像领域，应用最为广泛的光谱波段为中波红外和长波红外。这两波段相比较拥有不同的优势和局限。最好的方式是采用双波段红外探测器合并以上两个波段，使它们优势互补。

目前采用的同轴光学设计的多光谱相机，一般采用折反射式形式，分光后，利用后继系统校正轴外像差和色差，分别在焦面处安装探测器，虽然成像质量较高，但成像系统结构非常复杂。

采用了全反射式方案的成像系统，系统材质一般选用碳化硅(SiC)，碳化硅的硬度大，加工不便，无法实现系统轻薄化。

发明内容

本发明旨在克服现有光机系统结构非常复杂以及无法实现系统轻型化的技术缺陷，提供一种结构简单、小型化、轻型化的全反射式成像系统。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，一种全反射式成像系统，包括：多色探测器和光学系统，所述多色探测器一体化设计，以及所述多色探测器内设有分光镜和多个探测器；所述光学系统中设有第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜，所述第一反射镜、所述第二反射镜、所述第三反射镜及所述第四反射在同一光轴上；所述多色探测器前方由近到远依次放置所述第三反射镜、所述第四反射镜、所述第一反射镜、所述第二反射镜；所第一反射镜的光焦度为负，第二反射镜的光焦度为正，光先入射到所述第一反射镜，所述第一反射镜将光反射到所述第二反射镜，所述第二反射镜又将光反射使得光穿过所述第一反射镜和所述第四反射镜的中心孔后，被所述第三反射镜反射，照射到所述第四反射镜，最后所述第四反射镜将光反射，使得光经过所述第三反射镜的中心孔照射到所述分光镜上，光被分光到各个波长对应的所述探测器上，得到目标的数字图像。

进一步地，所述探测器设有中波红外探测器和长波红外探测器，所述中波红外探测器和所述长波红外探测器设计为一体，进行了高度集成。

进一步地，所述第一反射镜、所述第二反射镜、所述第三反射镜以及所述第四反射镜均采用铍铝合金材料制成。

进一步地，所述铍铝合金的比刚度为9.4*10⁶m。

进一步地，所述第一反射镜和所述第四反射镜采用共基底设计加工方案。

进一步地，所述光学系统经过轻量化，轻量化比达到60％。

另一方面，一种全反射式成像系统，包括：第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜及第四反射镜，所述第一反射镜、所述第二反射镜、所述第三反射镜及所述第四反射镜在同一光轴上；所述第一反射镜的反射面向光前方设置，所述第二反射镜设于所述第一反射镜的前方，且所述第二反射镜的反射面向光后方设置与所述第一反射镜的反射面相向排布，所述第四反射镜设于所述第一反射镜的后方，且所述第四反射镜的反射面向光后方设置，所述第三反射镜设于所述第四反射镜的后方，且所述第三反射镜的反射面向光前方设置且与所述第四反射镜的反射面相向排布。

进一步地，所第一反射镜的光焦度为负，第二反射镜的光焦度为正，光先入射到所述第一反射镜，所述第一反射镜将光反射到所述第二反射镜，所述第二反射镜又将光反射，使得光穿过所述第一反射镜和所述第四反射镜的中心孔，被所述第三反射镜反射，照射到所述第四反射镜，最后所述第四反射镜将光反射，使得光经过第三反射镜的中心孔照射出去。

进一步地，所述第三反射镜的光焦度为正，所述第四反射镜的光焦度为正。

进一步地，所述第一反射镜、所述第二反射镜、所述第三反射镜以及所述第四反射镜均采用铍铝合金材料制成。

本发明的有益效果在于：该全反射式成像系统无需光学前端分光可以实现红外多光谱成像，系统布局紧凑。本发明采用采用同轴全反射式成像系统设计并采用一体化多色探测器，反射镜采用铍铝合金及采用轻量化设计，该系统具备体高度集成化、轻型化、高刚度、小型化、无热化、自身辐射低，同时还可以实现多谱段成像的特点。应用领域包括空间侦察、空间探测等。

附图说明

图1为本发明的全反射式成像系统的结构示意图。

光学系统1

第一反射镜2

第二反射镜3

第三反射镜4

第四反射镜5

多色探测器6

中波红外探测器7

长波红外探测器8

分光镜9

具体实施方式