[发明专利]一种单镜头分孔径共焦面分幅光学成像系统

说明书

一种单镜头分孔径共焦面分幅光学成像系统，沿光轴由物侧至像侧依次包括遮光阑、楔形镜、透镜一、透镜二、透镜三及胶合透镜、保护窗；在透镜一与透镜二之间设有遮光片一，在胶合透镜与保护窗之间设有遮光片二。本发明相比较传统的共焦面分幅成像，结构简单，所用的光学元件少，成像质量好，极大减小了传统共焦面分幅成像系统的外形尺寸。

技术领域

本发明属于光学系统技术领域，具体涉及一种单镜头分孔径共焦面分幅光学成像系统。

背景技术

分幅成像是将一个场景在成像过程中分为多个相同的场景图像，再通过对场景图像进行光谱、振幅、偏振等维度的分割，获取多个光谱、振幅或偏振图像。分幅成像通常采用半透反棱镜（振幅分光）或光瞳面分孔径光束的方式，分幅后的图像通过多个光电接收器进行接收，其原理如图1、图2所示。这两种分幅方式需要多个光电接收器而导致尺寸大，结构复杂。

共焦面是指将分幅图像成像在同一平面内，使用时采用一个光电接收器采集同一平面内图像，见图3。现有的共焦面采用阵列透镜的方式，其结构如图4所示。图4中，物镜将场景成像在中间像面，经目镜准直为平行光，目镜后方的光瞳面位置放置多个阵列透镜，经阵列透镜后形成多个场景图像。为了避免多个场景图像在成像面出现混叠，在物镜后方的中间像面放置视场光阑，限制成像范围。图4的共焦面分幅成像设计复杂，后端需要微小的阵列透镜，前方需要匹配望远系统和视场光阑，使得分幅成像系统结构复杂，外形尺寸庞大，难以小型化。

发明内容

本发明的目的是提供一种单镜头分孔径共焦面分幅光学成像系统，相比较传统的共焦面分幅成像，结构简单，所用的光学元件少，成像质量好，极大减小了传统共焦面分幅成像系统的外形尺寸。

本发明采取的技术方案是：

一种单镜头分孔径共焦面分幅光学成像系统，沿光轴由物侧至像侧依次包括遮光阑、楔形镜、透镜一、透镜二、透镜三及胶合透镜、保护窗；在透镜一与透镜二之间设有遮光片一，在胶合透镜与保护窗之间设有遮光片二。

进一步的，所述遮光阑孔径为22~30mm，遮光阑沿光轴与楔形镜距离17~24mm。

进一步的，所述楔形镜由两个楔形块对接而成，端部厚度4~8mm，斜面与垂直面夹角6~10°，楔形镜沿光轴与透镜一的距离为5~8mm。

进一步的，所述透镜一为平凹负透镜，物侧面半径为18~21mm，像侧面为平面，沿光轴中心厚度2~6mm，透镜一沿光轴与透镜二距离3~5.2mm。

进一步的，所述透镜二为弯月正透镜，物侧面半径和像侧面半径分别为30.5~32mm、24~27mm，沿光轴中心厚度6~10mm，透镜二沿光轴与透镜三距离1~1.5mm。

进一步的，所述透镜三为双凸正透镜，物侧面半径和像侧面半径分别为110~120mm、40~45mm，沿光轴中心厚度9~12mm，透镜三沿光轴与胶合透镜距离1.3~1.7mm。

进一步的，所述胶合透镜物侧面半径、中间面半径分别为41~46mm、49~55mm，像侧面为平面；物测面至中间面中心厚度为9~14mm，中间面至像侧面中心厚度为2~7mm。

进一步的，所述遮光片一为矩形，长度为30~35mm，宽度为4~5mm，沿光轴与透镜一距离1mm。

进一步的，所述遮光片二为直角梯形，高度为42~48mm，上底宽度为19mm，下底宽度为42mm。

进一步的，所述楔形镜采用HZK9B材质，透镜一采用HBAK8材质，透镜二采用HZK9B材质，透镜三采用HZK9B材质，胶合透镜采用HZK9B和HZF88材质。

本发明的有益效果：