[发明专利]一种离轴反射式区域变分辨率成像光学系统

说明书

本发明公开的一种离轴反射式区域变分辨率成像光学系统，属于光学变焦成像领域。本发明基于离轴全反射式成像光学系统的结构，能够实现宽谱段成像，获得目标的多谱段成像信息，提高区域变分辨率成像光学系统对目标的探测和识别能力；通过控制DMD的“开”、“平”状态的切换，实现长焦距与短焦距两种结构的切换；通过控制DMD的相互独立的微反射镜，使得经DMD反射的一部分光线进入到达长焦距结构中的反射镜，另一部分光线到达短焦距结构中的反射镜，同时实现大视场短焦成像与高分辨长焦成像，且无需经过图像处理便能够获得大视场广域与小视场高分辨图像；此外，通过自由控制DMD不同区域的微反射镜的状态切换，能够实现对多目标以及快速目标的识别与跟踪。

技术领域

本发明属于光学变焦成像领域，尤其涉及一种离轴反射式区域变分辨率成像光学系统。

背景技术

在空间探测领域，宽谱段、大变倍比、高分辨率的变焦距光学系统设计具有重要意义。离轴全反射式光学系统具有无色差宽成像谱段、无遮拦成像的特点，可以应对新一代轻小型空间对地观测载荷的多谱段探测的应用需求。

现有的离轴全反射式变焦距光学系统通过光学元件的曲率变化或者光学元件的移动实现了系统焦距的变化，但是仍然不能同时实现短焦距大视场探测成像和长焦距小视场识别成像的功能，而且离轴全反射式机械变焦距光学系统的变焦速度慢，不能实现对目标的快速跟踪与识别。

现有的动态局部放大高分辨成像系统通过焦距调制原理，采用小口径局部放大镜组和透射式空间光调制器，可以同时实现短焦距大视场探测成像和长焦距小视场识别成像的功能。该系统解决了现有光学系统对目标探测的大视场成像和高分辨成像难以同时实现的矛盾，但是受限于其透射式结构形式，该类系统仅能实现单一谱段成像，以及该类系统并不能够对多目标进行高分辨识别和跟踪。

发明内容

为了克服传统离轴反射式变焦成像系统难以同时实现大视场探测与小视场高分辨成像识别的缺点，以及克服现有透射式局部高分辨成像光学系统成像谱段单一和高分辨识别目标数量单一的缺点，本发明主要目的是提供一种离轴反射式区域变分辨率成像光学系统，基于离轴全反射式成像光学系统的结构，能够实现宽谱段成像，获得目标的多谱段成像信息，提高区域变分辨率成像光学系统对目标的探测和识别能力；离轴反射式区域变分辨率成像光学系统采用数字微镜元件DMD作为选通元件，通过控制DMD的“开”、“平”状态的切换，使得经DMD反射的光线到达不同位置的反射镜，从而实现长焦距与短焦距两种结构的切换；通过编程控制DMD的相互独立的微反射镜，可以使得经DMD反射的一部分光线进入到达长焦距结构中的反射镜，另一部分光线到达短焦距结构中的反射镜，从而同时实现大视场短焦成像与高分辨长焦成像，且无需经过图像处理便可以获得大视场广域与小视场高分辨图像；此外，DMD的微反射镜的状态可以高速切换，因此通过自由控制DMD不同区域的微反射镜的状态切换，离轴反射式区域变分辨率成像光学系统能够实现对多目标以及快速目标的识别与跟踪。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明公开的一种离轴反射式区域变分辨成像光学系统，包括主反射镜，次反射镜，DMD元件，第三反射镜，第四反射镜，第五反射镜，第六反射镜，探测器。

所述主反射镜为系统光阑。

所述主反射镜、次反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜、第六反射镜为固定反射镜，空间位置不变。

所述主反射镜与次反射镜组成前置成像子系统，所述第三反射镜和第四反射镜组成第一中继子系统，所述第五反射镜和第六反射镜组成第二中继子系统。

作为优选，所述第三反射镜和第四反射镜、所述第五反射镜和第六反射镜的放大倍率满足共轭距不变的变焦关系，从而确保探测器像面位置不变。