[发明专利]多光谱数据融合成像光学系统

说明书

本申请提出了多光谱数据融合成像光学系统，包括紫外模块、可见光模块、红外模块；以及同时接收紫外模块、可见光模块、红外模块输出光线的图像信号处理电路板，在图像信号处理电路板与紫外模块、可见光模块、红外模块之间设有接插件；紫外模块、可见光模块为共轴光路，与红外模块的光路平行设计。采用多光路独立设计，能够同时满足三种波段的探测需求，同时保证了足够的探测精度。

技术领域

本申请涉及光谱数据融合领域，尤其涉及多光谱数据融合成像光学系统。

背景技术

从传感器角度来说，目前，日盲紫外成像器件主要分为真空倍增型和宽禁带半导体型两大类。真空型日盲紫外成像器件的代表是以CsTe等阴极材料制成的真空光电倍增成像器件ICCD，典型的日盲紫外半导体探测器件主要有AlGaN、 GaN和SiC等。相对于半导体器件，真空倍增器件的工艺稳定性和探测性能综合较优，日盲型紫外成像仪产品通常选用ICCD作为紫外成像器件。红外成像器件技术较为成熟，通常选用氧化钒或者碲镉汞材料的焦平面探测器。可见光成像器件为硅基器件，通常为CMOS或者CCD器件。三类成像器件由于材料的感光波段完全不同，无法选用一种材质进行三个波段的探测，因此，从传感器角度来看，单一器件难以实现三个波段的复用。

从成像镜头来看，可见光波段光学镜头的光学材料选择面比较广，从火石玻璃到冕牌玻璃都选择，并且通过材料组合实现消色差设计，大幅提高成像质量。紫外波段的光学材料很有限，具备实用价值的光学材质主要有紫外熔石英和氟化钙，材料相对较少，造成紫外光学镜头的光学设计较难。能够透过热红外光的光学材料较少，主要为硅、锗等材料，其加工方式也和传统光学镜头的打磨抛光有所区别。由此可见，目前暂不存在一种光学材料，可同时作为紫外、可见光和热红外三个波段的光学镜头材料，因此三波段探测无法共用一套光学系统。

发明内容

本申请实施例提出了多光谱数据融合成像光学系统，采用多光路独立设计，能够同时满足三种波段的探测需求，同时保证了足够的探测精度。

具体的，多光谱数据融合成像光学系统，所述系统包括：

紫外模块、可见光模块、红外模块；

以及同时接收紫外模块、可见光模块、红外模块输出光线的图像信号处理电路板，在图像信号处理电路板与紫外模块、可见光模块、红外模块之间设有接插件；

其中，采用紫外模块、可见光模块为共轴光路，与红外模块的光路平行设计。

可选的，所述共轴光路，包括：

光束经过成像镜头后被分光镜分成2路，紫外光信号透过分光镜进入紫外镜头、滤光片、增强器，进入紫外ICCD成像；

可见光信号被反射进入可见光镜头，至可见光ICCD成像。

可选的，所述共轴光路，包括：

可见光信号透过与原光束呈45°的分光镜，紫外光被分光镜反射，与原光束呈90°；

滤光片加在成像镜头前。

可选的，所述系统，包括：

为使入射至紫外ICCD的光能量能满足成像需求，保证入射至紫外ICCD的光通量需大于等于1×10-17W；

目标发射出的辐射经过紫外物镜和滤光片后入射到紫外ICCD的辐射通量通过下面的公式进行计算：

式中：D为紫外物镜通光口径，L为目标到紫外物镜第一个面的距离，k是与探测角度相关的系数，τfilter和τlens和分别为滤光片和紫外物镜透过率，τ(λ)L/1000是大气衰减系数。

可选的，所述系统，包括：