[发明专利]一种折反射光学系统及折反射光学成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学领域，特别涉及一种折反射光学系统及折反射光学成像方法。

背景技术

近年来，空间目标探测，机器人导航，安全监控等领域都提出了对空间各方向场景实时成像的要求。满足上述需求的折反射全景系统日益受到关注。

折反射全景系统由常规成像透镜和曲面反射镜组成，能够实时获取水平方向360°和垂直方向一定角度的全景图像。该系统结构相对简单、光能损失低，可获取无畸变的透视投影图像。

折反射全景光学系统凭借其设计柔性好、视场大、成本较低等优势成为了研究热点，在紫外、可见光及红外波段目标监测技术中得到了充分关注。折反射全景技术在可见光波段监控领域应用较为普遍。美国军方以折反射全景镜头为核心研发了红外多目标探测跟踪设备，将折反射全景成像研究拓展到军事应用领域。“日盲”紫外折反射全景系统的研制将全景技术延伸到紫外波段，为紫外全景成像技术在电晕放电、火险探测等领域的应用提供支持。

然而，分辨率低、单个探测器面积受限、环带图像像素数不足导致图形不清晰、信息获取不足，是制约折反射技术在目标监测领域发展的关键因素。增加探测面积能够有效提高像素数量，但将探测器直接拼接使用将导致拼接处出现狭缝，损失图像信息。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种折反射光学系统及折反射光学成像方法。

在第一方面，本发明一种折反射光学系统，包括：

凸面反射镜和具有中心孔的凹面反射镜构成的共轴反射镜组，沿所述共轴反射镜组的光轴设置第一组中继镜，沿光路方向在所述第一组中继镜设置具有偏振调制功能的分光棱镜，沿所述分光棱镜的反射光路偏离所述光轴的位置设置反射光路探测器，沿所述分光棱镜的透射光路偏离光轴的位置设置透射光路探测器；

全景光束入射到所述凹面反射镜上，经过所述凹面反射镜反射后入射到所述凸面反射镜上再次反射，反射光束穿过所述凹面反射镜的中心孔进入所述第一组中继镜，在所述第一组中继镜的像面位置被所述分光棱镜偏振调制并分为透射光路及反射光路，所述反射光路中第一光束进入所述反射光路探测器进行成像，所述透射光路中第二光束进入所述透射光路探测器进行成像。

可选地，沿所述分光棱镜的反射光路偏离所述光轴的位置还设置反射光路第二组中继镜，所述反射光路中第一光束经所述反射光路第二组中继镜进入所述反射光路探测器进行成像。

可选地，沿所述分光棱镜的透射光路偏离光轴的位置还设置透射光路第二组中继镜，所述透射光路中第二光束经所述透射光路第二组中继镜进入所述透射光路探测器进行成像。

可选地，所述分光棱镜的像面位置敷有半反半透膜。

可选地，所述反射光路探测器和所述透射光路探测器的照射方向互相垂直。

可选地，所述分光棱镜为直角棱镜。

可选地，所述凸面反射镜和所述凹面反射镜的中心共线。

在第二方面，本发明提供一种折反射光学成像方法，应用于如上述的折反射光学系统，包括：

通过共模反射镜组进行全景光束的收集；

利用第一组中继镜成实像形成一次像面；

利用设置在所述一次像面处分光棱镜全景光束分为两半，分别为第一光束和第二光束；

将所述第一光束和所述第二光束通过第二组中继镜分别成像于所述反射光路探测器和所述透射光路探测器上。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

通过采用本发明提供的折反射光学系统，采用可调制偏振状态的分光棱镜，结合两组偏轴中继镜将水平方向全视场信息分成两半，分别成像至两个探测器，增加了探测器面积提高系统分辨率，解决了探测器直接拼接导致图像信息缺失问题。同时，通过偏振调制增加了系统获取信息的途径。

附图说明

图1是本发明实施例中一种折反射光学系统的结构图；

图2a是本发明实施例中一种折反射光学系统的反射光路CCD图像的示意图；

图2b是本发明实施例中一种折反射光学系统的透射光路CCD图像的示意图；

图2c是本发明实施例中一种折反射光学系统的无缝全景图的示意图；

图3是本发明实施例中一种折反射光学方法的流程图。

具体实施方式