[发明专利]一种基于球形同心主镜的可见光与红外复合系统

说明书

本发明公开了一种基于球形同心主镜的可见光与红外复合系统，包括球形主镜、转像镜组和光电传感器，所述球形主镜将入射的可见光和长波红外线进行透射成像，形成一个可见光实像面和一个红外实像面，所述转像镜组位于所述实像面之后，所述可见光转像镜组将所述可见光实像面转像到所述可见光传感器进行成像；所述红外转像镜组将所述红外实像面转像到所述红外实像面传感器进行成像。本发明所提供的系统体积紧凑、成本低，具备可见光与红外(近/短波/中波/长波红外可选)复合的优势，可见光图像视场大、分辨率高，红外图像辅助增强目标的探测与识别。

技术领域

本发明属于光学技术领域，涉及一种基于球形同心主镜的可见光与红外复合系统。

背景技术

传统的高分辨率目标侦察相机视场角小，需要摆扫机构以扩大搜索视场，难以对大范围区域开展实时监视及宏观态势评估，而广角相机的分辨率又较低不足以探测识别目标，二者均不能满足现代战争对侦察设备的全面性、准确性、快速性要求。另一方面，现有光学系统的成像目的在于获取目标空间维信息，随着伪装与干扰技术的进步，传统单波段成像搜集的信息较为有限，已不能满足目标识别需求，扩展成像波段是增大信息量的重要手段。

受制于现有的探测器像面尺寸及高规格镜头成本，目前同时增大视场角和分辨率的方法是将多个常规镜头及相机按一定空间分布捆绑固定起来，使它们对应不同的视场，进而拼接成大视场高分辨率图像。但随着镜头焦距的增大，镜头前端口径也逐渐增大，进而整个系统的体积及重量也迅速增大，从而限制了该方案在一些小型平台上的选取。

应用在制导或其它吊舱平台上的光电系统，往往靠伺服机构搜索来达到保持分辨率不变的条件下扩大视场，但时敏性较差。采用捷联方案可取消伺服机构，若利用多镜头组合的方式形成大视场，则需要考虑不同视场下的镜头与窗罩匹配一致性的问题，如果采用球形窗罩或平板拼接，则由于多镜头系统前端口径比较大，窗罩也要求比较大，形成较大的气动阻力，如果进行保角窗罩设计，则会带来较大的设计及制造难度，成像质量也会有所下降。

在可见光与红外系统复合上，由于两种波段在对成像仪器及材料的要求上具有相对的独立性，往往分别独立设计可见光系统与红外系统，系统若需放在光学舱内，则两个系统还需要放在配装不同材料光窗的两个独立舱体内。目前虽然有可见光－红外共口径复合技术，但多见于可见光－短波红外复合及可见光－中波红外复合；且共口径部分不能被设计波段以外的其它红外波段所利用。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明提出了一种基于球形同心主镜的可见光与红外复合系统，解决传统光电成像系统大视场与高分辨率不可兼得的矛盾，以大视场高分辨率可见光成像系统为主，局部区域附加小视场高分辨率红外成像系统，增强目标识别能力。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于球形同心主镜的可见光与红外复合系统，包括球形主镜(1)、转像镜组(3)和光电传感器(4)；

所述球形主镜(1)能透射可见光至长波红外波段的光线；

所述转像镜组(3)由可见光转像镜组(31)和红外转像镜组(32)组成，所述可见光转像镜组(31)对可见光实像面(21)进行转像，所述红外转像镜组(32)对红外实像面(22)进行转像；

所述光电传感器(4)包括可见光传感器(41)和红外实像面传感器(42)，分别接收并输出可见光图像和红外图像；

沿光线入射方向，所述球形主镜(1)将入射的包括可见光和长波红外波段的光线进行透射成像，形成一个可见光实像面(21)和一个红外实像面(22)。

进一步地，所述球形主镜(1)由内层的实体球透镜(12)和外层的透镜(11)构成，所述透镜(11)由两片接近半球的弯月形等厚镜片拼接而成；