CN116088137A - 光学系统 - Google Patents

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CN116088137A CN202211724756.1A CN202211724756A CN116088137A CN 116088137 A CN116088137 A CN 116088137A CN 202211724756 A CN202211724756 A CN 202211724756A CN 116088137 A CN116088137 A CN 116088137A
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罗先刚
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郭迎辉
王茂宇
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Tianfu Xinglong Lake Laboratory
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Abstract

本申请属于光学技术领域，具体涉及一种光学系统，包括具有第一成像面的第一光学子系统，来自物侧的光线经过第一光学子系统后可成像于第一成像面；具有第二成像面的第二光学子系统，来自物侧的光线经过第一光学子系统、第二光学子系统后可成像于第二成像面；模式切换模块，包括通光量调节单元和微纳结构单元，通光量调节单元位于第一成像面处，用于调节通光量，微纳结构单元与第二光学子系统相关联，通过调节微纳结构单元可以使光学系统处于成像模式或光谱探测模式，通光量调节单元在成像模式和光谱探测模式下具有不同的通光量。该光学系统可以实现近距离大视场成像和对远距离物体的光谱分析两种功能，结构简单，分辨率高。

Description

光学系统
技术领域
本申请涉及光学技术领域，具体涉及一种光学系统。
背景技术
随着社会的发展，对红外成像探测系统性能要求愈来愈高，高分辨、大视场、低热敏、宽光谱的红外成像探测系统往往结构复杂，加工成本极高。红外焦平面制冷型探测器在物体检测时具有灵敏度、精度高，探测距离远、误差小等优势，相较于非制冷成像探测系统而言，制冷型红外成像探测系统更具实用性，但制冷型成像探测系统受限于冷阑效率，结构往往较为复杂，并且在一定带宽内进行探测时功能比较单一，只能独立地进行近距离或远距离物体的探测。对远距离物体进行光谱分析时，需要将物体入射光分解为不同频率，再对不同频率的信息进行分析，大视场光线的存在会对光谱分析产生串扰；而近距离大视场成像时，需要对不同视场入射的宽带光进行消色差处理，同时消除温度变化带来的热差影响，系统分辨率难以满足制冷型探测器分辨率极限。基于上述分析，制冷型红外成像探测系统仅仅依靠传统光学设计手段，透镜数量繁多，结构极为复杂，且难以满足功能复用需求。
发明内容
本申请实施例提供一种光学系统，能够解决传制冷型红外成像探测系统结构复杂、功能单一的技术问题。
本申请实施例提供一种光学系统，包括：
第一光学子系统，具有第一成像面，来自物侧的光线经过第一光学子系统后可成像于第一成像面；
第二光学子系统，具有第二成像面，来自物侧的光线经过第一光学子系统、第二光学子系统后可成像于第二成像面；
模式切换模块，包括通光量调节单元和微纳结构单元，
通光量调节单元位于第一成像面处，用于调节通光量，
微纳结构单元与第二光学子系统相关联，通过调节微纳结构单元可以使光学系统处于成像模式或光谱探测模式，
通光量调节单元在成像模式和光谱探测模式下具有不同的通光量。
根据本申请的实施方式，微纳结构单元包括一片微纳元件，微纳元件的朝向第一光学子系统的表面具有多个均匀排布的光栅结构；
微纳元件可自第二光学子系统切出以使入射光直接通过，从而使光学系统处于成像模式；
微纳元件还可切入第二光学子系统以使入射光的左旋圆偏振分量、右旋圆偏振分量分离至不同方向，从而光学系统处于光谱探测模式。
根据本申请前述任一实施方式，微纳结构单元包括第一微纳元件和第二微纳元件，
第一微纳元件的朝向第二微纳元件的表面具有多个均匀排布的第一光栅结构，
第二微纳元件的朝向第一微纳元件的表面具有多个均匀排布的第二光栅结构，
第一微纳元件和第二微纳元件均可绕着光轴旋转，通过旋转第一微纳元件或第二微纳元件可以使入射光的左旋圆偏振分量、右旋圆偏振分量分离至不同方向从而使光学系统处于光谱探测模式，或者使入射光直接透过从而使光学系统处于成像模式。
根据本申请前述任一实施方式，通光量调节单元为狭缝可调式光阑或者孔径可调式光阑。
根据本申请前述任一实施方式，当光学系统的当前模式是成像模式时，通光量调节单元处于完全打开的状态；和/或
当光学系统的当前模式是光谱探测模式时，通光量调节单元处于部分打开的状态。
根据本申请前述任一实施方式，通光量调节单元和微纳结构单元均可绕着光轴旋转，在光谱探测模式下，狭缝可调式光阑的狭缝方向与微纳结构单元表面均匀排布的多个光栅结构的纵向周期方向一致。
根据本申请前述任一实施方式，还包括探测器，第二成像面位于探测器内。
根据本申请前述任一实施方式，探测器为制冷探测器。
根据本申请前述任一实施方式，第一光学子系统包括第一透镜单元、第二透镜单元和第三透镜单元，
第一透镜单元用于调制入射光线的角度，使入射光线平滑入射到第二透镜单元，
第二透镜单元用于对入射光线进行像差矫正，
第三透镜单元具有正光焦度，用于将入射光线汇聚至第一成像面。
根据本申请前述任一实施方式，第二光学子系统包括第四透镜单元和第五透镜单元，
第四透镜单元用于对入射光线进行调制，使入射光线平滑入射至第四透镜单元，
第四透镜单元用于对入射光线进行像差和色差矫正，将入射光线汇聚至第二成像面。
本申请实施例的光学系统，通过在一次成像面处设置通光量调节单元，可以对目标成像区域进行合理选择，减少目标成像区域之外的其他物体的干扰；通过设置与第二光学子系统关联的微纳结构单元，可以使光学系统在成像模式和光谱探测模式之间切换，一方面可以使光学系统能够对成像目标进行初步成像，还能对成像目标进行光谱分析，进一步提高对目标物的识别能力，增加了光学系统的功能；另一方面，两个功能集成到同一套光学系统中，相比于现有技术中需要使用单独的两套光学系统，结构更加简单，成本更低。
附图说明
图1a是本申请实施例提供的光学系统的结构示意图；
图1b是本申请实施例提供的处于成像模式的光学系统的结构示意图；
图1c是本申请实施例提供的光学系统的结构示意图；
图1d是本申请实施例提供的处于光谱探测模式的光学系统的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的微纳结构单元表面的光栅结构的结构示意图；
图3a是入射光经过本申请实施例提供的微纳结构单元后被分光的示意图；
图3b是本申请实施例提供的处于光谱探测模式的光学系统对成像目标的成像图；
图4是本申请实施例提供的处于成像模式的光学系统对成像目标的成像图；
图5a是本申请另一实施例提供的处于光谱探测模式的光学系统的结构示意图；
图5b是本申请另一实施例提供的处于成像模式的光学系统的结构示意图；
图6是本申请实施例提供的通光量调节单元的结构示意图；
图7是本申请另一实施例提供的通光量调节单元的结构示意图；
图8是本申请又一实施例提供的通光量调节单元的结构示意图；
图9a至图9d是本申请实施例提供的光学系统处于光谱探测模式时不同波段在50nm光谱分辨率时的光谱分析点列图；
图10是本申请实施例提供的光学系统处于成像模式时的光学传递函数图；
图11是本申请实施例提供的光学系统处于成像模式时的光学点列图。
具体实施方式
下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本申请进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本申请，而不是限定本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请更好的理解。
为方便理解本申请实施例提供的光学镜头，对本申请中涉及到的有关名词进行解释：
光轴，是一条经过各个透镜的中心的轴线。
以透镜为界，被摄物体所在一侧为物侧，透镜靠近物侧的表面称为物侧面。
以透镜为界，被摄物体的图像所在的一侧为像侧，透镜靠近像侧的表面称为像侧面。
正光焦度，也可以称为正折光力，表示透镜有正的焦距。
负光焦度，也可以称为负折光力，表示透镜有负的焦距。
焦距(focal length)，是光学系统中衡量光的聚集或发散的度量方式，指平行光入射时从透镜光心到光聚集之焦点的距离。
视场角(field of view，FOV)，在光学仪器中，以光学仪器的镜头为顶点，以被测目标的物像可通过镜头的最大范围的两条边缘构成的夹角，称为视场角。视场角的大小决定了光学仪器的视野范围，视场角越大，视野就越大，光学倍率就越小。
光学总长(total track length，TTL)，是指从物侧指向像侧的方向，光学镜头的第一透镜的物侧面至成像面的距离。
请参阅图1a和图1b，本申请实施例公开的光学系统，包括第一光学子系统1、第二光学子系统2和模式切换模块3；其中，第一光学子系统1具有第一成像面X1，来自物侧的光线经过第一光学子系统1后可成像于第一成像面X1；第二光学子系统2具有第二成像面X2，来自物侧的光线经过第一光学子系统1、第二光学子系统2后可成像于第二成像面X2；模式切换模块3包括通光量调节单元31和微纳结构单元32，通光量调节单元31位于第一成像面X1处，用于调节通光量；由于通光量调节单元31位于第一成像面X1处，因此，可以通过调节通光量调节单元31的通光面积，调节来自物侧的光线通过第一光学子系统1入射至通光量调节单元31后，从通光量调节单元31出射的光量(通光量)，从而可以通过调节通光量调节单元31来缩小成像面积，选择特定成像目标进行成像，以排除其他物体的干扰；
如图2所示，微纳结构单元32的表面设置有均匀排布的光栅结构P，该光栅结构可以使入射至微纳结构单元32的入射光的左旋圆偏振分量、右旋圆偏振分量被分离至不同的方向(如图3a所示)，使入射光分解为不同频率，实现远距离光谱分析；
当微纳结构单元32对入射光起到偏振分光作用(将入射光的左旋圆偏振分量、右旋圆偏振分量分离至不同的方向)时，光学系统处于光谱探测模式，在第二成像面X2对成像目标进行成像的同时对成像目标的光谱进行成像，通过分析成像目标的光谱可以提高识别不同成像目标的灵敏度；请参阅图3b，中间一列亮点是成像目标的图像，每一个亮点两侧具有对称的光谱，通过每个两点的光谱，可以对成像目标进行光谱分析，从而对不同成像目标进行更高精度的识别；
当微纳结构单元32不对入射光起偏振分光作用时，入射光的左旋圆偏振分量和右旋圆偏振分量不会被分离至不同的方向，光学系统将不同出射方向的光聚焦在同一像面(第二成像面X2)的不同位置，并将同一方向不同波长的出射光聚焦在相同位置，在第二成像面X2处可以对成像目标进行普通成像，此时，光学系统处于成像模式；请参阅图4，图中的一列两点是成像目标的图像；
因此，可以通过调节微纳结构单元32，使从而使光学系统处于光谱探测模式或者成像模式。
请继续参阅图1a和图1b，在一些实施例中，微纳结构单元32包括一片微纳元件ME，微纳元件的朝向第一光学子系统1的表面具有多个均匀排布的光栅单元(光栅结构P)，该多个光栅单元可以使入射至微纳单元的入射光的左旋圆偏振分量、右旋圆偏振分量分离至如图3a所示的不同方向；微纳元件可以切入(如图1a所示)或者切出(如图1b所示)第二光学子系统2，通过将微纳元件从第二光学子系统2切出，可以使光学系统处于成像模式，处于成像模式的光学系统，在第二成像面X2处可以对目标物体清晰成像(如图4所示)；通过将微纳元件切入第二光学子系统2中，可以使光学系统处于光谱探测模式，处于光谱探测模式的光学系统，在第二成像面X2处可以对目标物体进行光谱成像(如图3b所示)，以对目标物体进行光谱分析。
请参阅图5a和图5b，在一些实施例中，微纳结构单元32包括第一微纳元件ME1和第二微纳元件ME2，第一微纳元件ME1的朝向第二微纳元件ME2的表面具有多个均匀排布的第一光栅结构(图中未示出)，第二微纳元件ME2的朝向第一微纳元件ME1的表面具有多个均匀排布的第二光栅结构(图中未示出)，第一微纳元件ME1和第二微纳元件ME2均可绕着光轴旋转，通过旋转第一微纳元件ME1或第二微纳元件ME2可以使入射光的左旋圆偏振分量、右旋圆偏振分量分离至不同方向从而使光学系统处于光谱探测模式，还可以使入射光直接从微纳结构单元透过从而使光学系统处于成像模式。可以理解的是，第一光栅结构与第二光栅结构均能使入射光发生衍射，通过旋转第一微纳元件ME1或者第二微纳元件ME2，可以使第一微纳元件ME1与第二微纳元件ME2的衍射级次相同或者相异，当第一微纳元件ME1与第二微纳元件ME2的衍射级次相同时，衍射角加大，左旋圆偏振光和右旋圆偏振光分别以不同级次出射，此时光学系统处于光谱探测模式；当第一微纳元件ME1与第二微纳元件ME2的衍射级次相异时，两次衍射角被抵消为0°，入射光与出射光方向相同，相当于两个光栅对圆偏振的作用抵消，即同一入射角下不同波长出射光均以同一方向出射，此时光学系统处于成像模式。
在一些实施例中，通光量调节单元31可以为能够调节通光量的光学器件，例如，可以为狭缝可调式光阑或者孔径可调式光阑等可调式光阑。如图6所示，当采用狭缝可调式光阑时，通过调节狭缝宽度以及旋转角度，可以选择对特定成像目标进行成像；图6中的a图表示成像目标，b图表示通过狭缝可调式光阑的筛选作用，只对一列成像目标进行成像，c图表示在第二成像面X2处的图像的示意图，中间一列表示成像目标的图像，左右两侧的横线表示对应成像目标的光谱，可见通过狭缝可以消除其他成像目标对光谱的干扰，提高系统对目标的分辨能力；同理，如图7和图8所示，当采用孔径可调式光阑时，通过调节光阑孔径大小以及光阑旋转角度，可以选择对特定成像目标进行成像。设置可调式光阑的原则是锁定特定成像目标，并使特定成像目标两侧需要成像光谱的区域不存在其他物体的干扰。
在一些实施例中，当光学系统的当前模式是成像模式时，可调式光阑处于完全打开的状态，完全打开的可调式光阑使全视场光线通过，光学系统可用于进行近距离大视场成像，获取高分辨成像信息。
在一些实施例中，当光学系统的当前模式是光谱探测模式时，可调式光阑处于部分打开的状态；在光谱探测模式下，为了减小非目标物体对光谱分析的干扰，将可调式光阑调节为部分打开的状态，仅允许特定成像目标及其附近的小部分视场光线能够通过可调式光阑，从而通过第二光学子系统2在第二成像面X2处仅对目标物体及其附近的小部分区域进行光谱成像，进而可以通过光谱分析识别不同的目标物体。
在一些实施例中，通光量调节单元31和微纳结构单元32均可绕着光轴旋转，在光谱探测模式下，狭缝可调式光阑的狭缝方向与微纳结构单元32表面均匀排布的多个光栅单元的纵向周期方向一致。如图2所示，X方向为横向，Y方向为纵向，微纳结构单元32包括基底和在基底表面均匀排布的多个光栅结构单元，多个光栅单元在Y方向均匀排列，多组光栅单元在X方向均匀排列；这种微纳结构单元32可以将入射光的左旋圆偏振分量和右旋圆偏振分量分离至±X方向；光栅单元的纵向周期方向指Y方向。狭缝可调式光阑的狭缝方向多个光栅单元的纵向周期方向一致，通过狭缝保留的如图6中的b图所示的狭缝区域内的光线可以使成像目标成像，同时，在微纳结构单元32的作用下，在成像目标的左右两侧形成对称的光谱，光谱所在区域无其他图像信息的干扰/串扰，保证光谱分析的精度。
下面以微纳结构单元32包括一片微纳元件为例对光谱探测模式和成像模式的切换原理进行说明：
如图1a所示，光学系统处于光谱探测模式，此时，微纳元件切入第二光学子系统2中，可调式光阑处于部分打开的状态(以狭缝可调式光阑为例，狭缝可调式光阑为例部分打开，形成狭缝)，入射光从微纳元件表面入射，入射光的左旋圆偏振分量、右旋圆偏振分量分离至+1和-1级，根据光栅方程：
Pxsin(θ)＝±λ0(1)
θ为衍射角，λ0为中心波长，Px为微纳元件表面的光栅结构的横向周期长度，+1和-1级衍射角分别为：
Figure BDA0004029208770000061
Figure BDA0004029208770000062
可以看出，左旋圆偏振光和右旋圆偏振光分别以不同级次出射，而且由公式(2)和(3)可知，衍射角和波长呈正相关关系，因此如图1a和图3a所示，正入射(0°视场角入射)情况下的不同波长的光以不同衍射角出射，此时可以实现对远距离物体的宽带手性光谱分析功能。
如图1b所示，光学系统处于成像模式，此时，微纳元件ME自第二光学子系统2切出，光学系统可以使同一入射角下不同波长出射光均以同一方向出射，可以实现对近距离物体的宽带大视场成像功能。
使用时，先调节模式切换模块3使光学系统处于成像模式，对目标物进行成像，锁定成像目标，由于成像模式下，光学系统能够清晰成像的距离相较于光谱探测模式下能够清晰成像的距离较小，因此，用成像模式的光学系统对成像目标进行初步搜索，因此，若成像目标距离较远，成像模式下的光学系统可能无法识别成像目标具体是什么；因此，需要再次调节模式切换模块3使光学系统处于光谱探测模式，缩小成像目标范围，保留特定成像目标及其附近的小部分视场，对保留区域的成像目标进行成像并生成对称的光谱，由于不同的物体具有不同的光谱，因此通过光谱分析可以识别不同的目标物体。
在一些实施例中，光学系统还包括探测器，第二成像面X2位于所述探测器内；优选的，探测器为制冷探测器。制冷探测器可以提高探测距离，在大视场成像时提高分辨率，具有灵敏度、精度高，探测距离远、误差小等优势，相较于非制冷探测器而言，制冷探测器更具实用性，从而使得本申请实施例的光学系统更具实用性。
请参阅图1c，在一些实施例中，第一光学子系统1包括第一透镜单元M1、第二透镜单元M2和第三透镜单元M3，第一透镜单元M1用于调制入射光线的角度，使入射光线平滑入射到第二透镜单元M2，第二透镜单元M2用于对入射光线进行像差矫正，第三透镜单元M3具有正光焦度，用于将入射光线汇聚至第一成像面X1。
请继续参阅图1c，在一些实施例中，第二光学子系统2包括第四透镜单元M4和第五透镜单元M5，第四透镜单元M4用于对入射光线进行调制，使入射光线平滑入射至第五透镜单元M5，第五透镜单元M5用于对入射光线进行像差和色差矫正，将入射光线汇聚至第二成像面X2。
为了更好的理解本申请，现结合实施例一做进一步解释。
本实施例中，对中红外波段(λmin，λmax)为3.7～4.8μm的入射光设计了具有成像模式和光谱探测模式的光学系统，本实施例可适用于可见光波段、太赫兹波段和微波段，不过需要对介质材料进行选择，针对不同的入射光，可以选择不同的介质材料，在中波红外波长范围内，可选择Si、Ge、ZnS、ZnSe等，微纳元件材料为Si。该系统波长为3.7μm～4.8μm，采用F4制冷探测器，采用二次成像系统实现制冷探测器100％冷光阑效率，在成像模式下视场角为50°，在光谱探测模式下，光学系统的光谱分辨率不低于50nm。如图1d所示，第一光学子系统1包括从物侧至像侧依次设置的第一透镜G1、第二透镜G2、第三透镜G3、第四透镜G4和第五透镜G5，这些透镜可以使成像目标在第一成像面X1处成像；第二光学子系统2包括从物侧至像侧依次设置的第六透镜G6、第七透镜G7、第八透镜G8、第九透镜G9和第十透镜G10，这些透镜可以使成像目标在第二成像面X2处成像；微纳元件ME可以切入第八透镜和第九透镜之间。第一光学子系统1中的第一透镜G1和第二透镜G2对大视场的入射光线起到调制光线角度的作用，使大视场入射的光线尽量平滑入射到下一镜组；第三透镜G3和第四透镜G4具有对入射光线的像差矫正功能；第五透镜G5拥有正的光焦度，将入射光线聚焦到第一成像面X1。第二光学子系统2中，第六透镜G6、第七透镜G7、第八透镜G8对光线进行调制，使尽量平滑的光线正入射至微纳结构单元32；第九透镜G9和第十透镜G10对像差和色差进行矫正，将光线聚焦到第二成像面X2上成像；其中第四透镜G4的像侧面和第十透镜G10的像侧面为非球面，起到像差矫正的功能。
如图1d所示，当微纳元件ME切入第二光学子系统2时，不同波长的入射光线经过微纳元件ME后，中心视场的宽波段光谱开始分开，实现了中波波段分光的功能，其在第二成像面X2的分光局部放大图如图3a所示，可见3.7～4.8μm的光谱在第二成像面X2上在不同位置依次展开分布。对不同波段进行光谱分辨率的分析，分析不同波段点列图的区分情况是否满足衍射分辨瑞利判据的基本要求，即衍射光斑之间大于一个艾里斑半径。在中波波段内分别按照3.7μm与3.75μm、4μm与4.05μm、4.5μm与4.55μm、4.75μm与4.8μm四种情况进行分析，不同波段在50nm间隔下的光谱分辨率分析结果情况如图9a至图9d所示，可见在均间隔50nm的情况下，四种情况的点列图中，间隔50nm波长的光斑距离均大于一个艾里斑半径(图中圆圈为艾里斑)，表明该光学系统能够实现50nm的光谱分辨率要求，在特定波段下的点列图两光斑距离大于两个艾里斑半径，具有更好的分辨能力。
如图1b所示，当微纳元件ME切出第二光学子系统2时，不同视场下将不同出射方向的光聚焦在同一像面的不同位置，并将同一方向不同波长的出射光聚焦在相同位置，实现大视场成像的功能。该系统的光学传递函数如图10所示，光学传递函数接近衍射极限，整体像质较好。该系统的点列图11所示，20℃时光学点列图仅为10.9μm，小于艾里斑半径19.55μm，表明像质较好。
综上所述，上述实施例的光学系统通过向第二光学子系统2中切入或者切出微纳元件ME，可以实现偏振光谱探测功能和大视场成像功能，设计波长为3.7μm～4.8μm，采用F4制冷探测器，采用二次成像系统实现制冷探测器100％冷光阑效率，在大视场成像时视场角为50°，在偏振光谱探测时中心视场实现偏振光谱探测的功能，且系统光谱分辨率不低于50nm。

Claims (10)

1.一种光学系统，其特征在于：包括
第一光学子系统，具有第一成像面，来自物侧的光线经过第一光学子系统后可成像于所述第一成像面；
第二光学子系统，具有第二成像面，来自物侧的光线经过第一光学子系统、第二光学子系统后可成像于所述第二成像面；
模式切换模块，包括通光量调节单元和微纳结构单元，
所述通光量调节单元位于所述第一成像面处，用于调节通光量，
所述微纳结构单元与所述第二光学子系统相关联，通过调节所述微纳结构单元可以使所述光学系统处于成像模式或光谱探测模式，
所述通光量调节单元在成像模式和光谱探测模式下具有不同的通光量。
2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于：所述微纳结构单元包括一片微纳元件，所述微纳元件的朝向所述第一光学子系统的表面具有多个均匀排布的光栅结构；
所述微纳元件可自所述第二光学子系统切出以使入射光直接通过，从而使所述光学系统处于成像模式；
所述微纳元件还可切入所述第二光学子系统以使入射光的左旋圆偏振分量、右旋圆偏振分量分离至不同方向，从而所述光学系统处于光谱探测模式。
3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于：所述微纳结构单元包括第一微纳元件和第二微纳元件，
所述第一微纳元件的朝向所述第二微纳元件的表面具有多个均匀排布的第一光栅结构，
所述第二微纳元件的朝向所述第一微纳元件的表面具有多个均匀排布的第二光栅结构，
所述第一微纳元件和第二微纳元件均可绕着光轴旋转，通过旋转所述第一微纳元件或所述第二微纳元件可以使入射光的左旋圆偏振分量、右旋圆偏振分量分离至不同方向从而使所述光学系统处于光谱探测模式，或者使入射光直接透过从而使所述光学系统处于成像模式。
4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于：所述通光量调节单元为狭缝可调式光阑或者孔径可调式光阑。
5.根据权利要求4所述的光学系统，其特征在于：当所述光学系统的当前模式是成像模式时，所述通光量调节单元处于完全打开的状态；和/或
当所述光学系统的当前模式是光谱探测模式时，所述通光量调节单元处于部分打开的状态。
6.根据权利要求4所述的光学系统，其特征在于：所述通光量调节单元和微纳结构单元均可绕着光轴旋转，在光谱探测模式下，所述狭缝可调式光阑的狭缝方向与所述微纳结构单元表面均匀排布的多个光栅结构的纵向周期方向一致。
7.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于：还包括探测器，所述第二成像面位于所述探测器内。
8.根据权利要求7所述的光学系统，其特征在于：所述探测器为制冷探测器。
9.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于：所述第一光学子系统包括第一透镜单元、第二透镜单元和第三透镜单元，
所述第一透镜单元用于调制入射光线的角度，使入射光线平滑入射到第二透镜单元，
所述第二透镜单元用于对入射光线进行像差矫正，
所述第三透镜单元具有正光焦度，用于将入射光线汇聚至所述第一成像面。
10.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于：所述第二光学子系统包括第四透镜单元和第五透镜单元，
所述第四透镜单元用于对入射光线进行调制，使入射光线平滑入射至第五透镜单元，
所述第五透镜单元用于对入射光线进行像差和色差矫正，将入射光线汇聚至所述第二成像面。
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