[发明专利]一种红外双分辨率光学成像系统

说明书

本发明公开了一种红外双分辨率成像系统。主要由前置红外镜头组、分光棱镜、长焦红外镜头组、长焦红外像面、短焦红外镜头组、短焦红外像面组成，光束入射到前置红外镜头组，经前置红外镜头组透射后到分光棱镜发生反射和透射，分光棱镜的透射光经长焦红外镜头组后入射到长焦红外像面，分光棱镜的反射光经短焦红外镜头组后入射到短焦红外像面。长焦红外像面和短焦红外像面的中心位于红外双分辨成像系统的光轴上。本发明是具有双焦距的红外光学系统，能提高红外成像质量。

技术领域

本发明属于红外光学成像技术领域的一种光学成像系统，涉及一种成像波段为8-14um的双分辨率的红外光学成像系统，适用于双像面红外成像相机。

背景技术

红外成像系统能够应对夜间、雾天等复杂场景的成像任务，可以被广泛应用在医学成像、交通监控、无人驾驶等领域。如果对红外成像系统有兼具宽视场和高分辨特点的要求，一般采用的办法有两种：第一种是采用扫描光学系统，这种方法通过线扫描方式实现场景的成像，这种方法仅适用于静态场景，成像时间长，时间分辨低，不适用于视频成像；第二种方法是采用红外相机阵列进行成像，可以重构出宽视场高分辨图像，这种方法的缺点是系统成本高昂、结构复杂。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，满足提高红外成像质量的需要，本发明提出了一种红外双分辨率光学成像系统。该系统是具有双焦距的红外光学系统，结合图像融合方法增强红外成像质量。

本发明所采用的技术方案是：

所述的红外双分辨成像系统主要由前置红外镜头组、分光棱镜、长焦红外镜头组、长焦红外像面、短焦红外镜头组、短焦红外像面组成，光束入射到前置红外镜头组，经前置红外镜头组透射后到分光棱镜发生反射和透射，分光棱镜的透射光经长焦红外镜头组后入射到长焦红外像面，分光棱镜的反射光经短焦红外镜头组后入射到短焦红外像面。

所述的红外双分辨成像系统以一个分光棱镜为核心器件，将前置红外镜头组捕获的光线通过分光棱镜的透射和反射作用后分别传入到长焦红外镜头组和短焦红外镜头组中，再在长焦红外像面上进行高分辨成像，在短焦红外像面上进行宽视场成像，进而利用高分辨成像和宽视场成像实现红外双分辨成像。

所述的前置红外镜头组主要由第一凹透镜和第二凹透镜构成，光束依次经第一凹透镜和第二凹透镜后入射到分光棱镜，第一凹透镜和第二凹透镜凹面均朝向分光棱镜一侧布置。

所述的长焦红外镜头组主要由第一光阑、第一凸透镜、第三凹透镜、第四凹透镜和第二凸透镜构成，分光棱镜的透射光依次经第一光阑、第一凸透镜、第三凹透镜、第四凹透镜和第二凸透镜后入射到长焦红外像面；第一凸透镜和第二凸透镜至少一侧的凸面朝向分光棱镜一侧布置，第三凹透镜的凹面朝向分光棱镜一侧布置，第四凹透镜的凹面朝向长焦红外像面一侧布置。

所述的短焦红外镜头组主要由第二光阑、第五凹透镜、第六凹透镜、第七凹透镜、第三凸透镜、第四凸透镜和第八凹透镜构成，分光棱镜的反射光依次经第二光阑、第五凹透镜、第六凹透镜、第七凹透镜、第三凸透镜、第四凸透镜和第八凹透镜后入射到短焦红外像面；第五凹透镜、第六凹透镜、第七凹透镜的凹面朝向短焦红外像面一侧布置，第八凹透镜的凹面朝向分光棱镜一侧布置。

所述的短焦红外镜头组中，第三凸透镜、第四凸透镜的两侧表面均为凸面。

所述的长焦红外像面和短焦红外像面的中心位于红外双分辨成像系统的光轴上。

所述的分光棱镜采用硒化锌(ZNSE)作为材料；前置红外镜头组中的第一凹透镜和第二凹透镜的材料分别采用硒化锌(ZNSE)和砷化镓(GAAS)作为材料；长焦红外镜头组的第一凸透镜、第三凹透镜、第四凹透镜的材料都是硒化锌(ZNSE)，第二凸透镜的材料是锗(GERMANIUM)；短焦红外镜头组中的第五凹透镜、第六凹透镜、第七凹透镜、第八凹透镜的材料都是硒化锌(ZNSE)，第三凸透镜的材料是锗(GERMANIUM)，第四凸透镜的材料是砷化镓(GAAS)。