CN117908266A - 紧凑型长焦一体机光学系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种紧凑型长焦一体机光学系统及其使用方法，其包括反射镜组、双楔形镜、红外成像组、带孔反射镜、激光发射组、分光棱镜、激光成像组、白光成像组。目标反射的光线经反射镜组、双楔形镜反射后进入红外成像组进行红外成像，实现夜间红外观测；目标反射的光线经反射镜组的反射、双楔形镜的透射、带孔反射镜的反射后，穿过扩束正透镜、扩束负透镜进入分光棱镜，分出的光线进入白光成像组进行自然光成像，实现日间白光观测；激光发射组发出的激光穿过带孔反射镜、双楔形镜后被反射镜组反射到目标上，目标反射的激光经反射镜组反射、双楔形镜透射后被带孔反射镜反射至分光棱镜，分出的激光进入激光成像组进行激光成像，实现测距功能。

Description

紧凑型长焦一体机光学系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及光电观测设备及激光技术领域，具体涉及一种紧凑型长焦一体机光学系统及其使用方法。

背景技术

远距离激光测距技术和电视成像技术已经广泛应用于电视制导、光电侦察等领域。实践中对目标进行观察和跟踪时，既要满足白天对远距离运动物体进行搜索捕获的要求，又要满足夜晚对远距离运动物体进行追踪的要求，同时还要在同一时间内对跟踪目标进行准确测距以便确认目标的实际位置，这就对光学系统的探测距离和一体化设计提出了更高的要求。

为了保证电视制导及光电侦察等设备能够在昼夜使用环境下对几十上百公里外的目标进行高清成像及准确测距，我们研发了一种能够应用于光电侦察等行动中的长焦一体机。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种紧凑型长焦一体机光学系统，该光学系统包括反射镜组、双楔形镜(3)、红外成像组、带孔反射镜(11)、激光发射组、分光棱镜(16)、激光成像组、白光成像组。所述反射镜组、带孔反射镜(11)分别位于双楔形镜(3)的左右两侧，所述激光发射组、分光棱镜(16)分别位于带孔反射镜(11)的右侧、下侧，所述红外成像组位于双楔形镜(3)的上侧，所述激光成像组、白光成像组分别位于分光棱镜(16)左侧、下侧的两个出光面上。

进一步的，所述反射镜组包括主反射镜(1)、次反射镜(2)，其中主反射镜(1)为离轴抛物面反射镜，并且其反射面为凹面；所述次反射镜(2)为离轴抛物面反射镜，并且其反射面为凸面。这两个离轴抛物面反射镜的上底相对布置并且间隔一定距离上下错开排列，主反射镜(1)的反射面朝向次反射镜(2)，次反射镜(2)的反射面朝向双楔形镜(3)。

进一步的，所述双楔形镜(3)向右倾斜一定角度布置，其包括重叠且平行排列的第一楔形镜、第二楔形镜。其中第一楔形镜的镀膜形式为：对8um-12um全反，对0.4um-1.1um全透；第二楔形镜的镀膜形式为：对0.4um-1.1um全透。

进一步的，所述红外成像组包括红外扩束正透镜(4)、红外扩束负透镜(5)、反射镜I(6)、红外第一透镜(7)、红外第二透镜(8)、红外第三透镜(9)、红外第四透镜(10)、红外靶面。其中红外扩束正透镜(4)与红外扩束负透镜(5)共轴排列，红外第一透镜(7)、红外第二透镜(8)、红外第三透镜(9)、红外第四透镜(10)与红外靶面共轴排列，反射镜I(6)向右倾斜一定角度布置在红外扩束负透镜(5)、红外第一透镜(7)之间。

更进一步的，所述红外扩束正透镜(4)具体为平凸透镜并且其平面朝向红外扩束负透镜(5)，所述红外扩束负透镜(5)具体为双凹透镜，所述红外第一透镜(7)具体为弯月透镜并且其凹面朝向红外第二透镜(8)，所述红外第二透镜(8)具体为平凸透镜并且其平面朝向红外第三透镜(9)，所述红外第三透镜(9)具体为双凹透镜，所述红外第四透镜(10)具体为弯月透镜并且其凹面朝向红外靶面方向。

进一步的，带孔反射镜(11)向左倾斜一定角度布置，在其中间位置处开设有圆孔。采用中心掏孔的反射镜，降低了接收系统的反射光干扰问题，提高了测距系统的有效测程。

进一步的，所述激光发射组包括沿光轴方向依次布置的激光发射正透镜(12)、激光发射负透镜(13)、激光器，其中激光发射正透镜(12)具体为双凸透镜，所述激光发射负透镜(13)具体为双凹透镜。

进一步的，在带孔反射镜(11)与分光棱镜(16)之间还设置有共轴排列的扩束正透镜(14)、扩束负透镜(15)。其中扩束正透镜(14)为双凸透镜，所述扩束负透镜(15)为双凹透镜。

进一步的，所述分光棱镜(16)由两块相同形状的直角棱镜沿斜边胶合而成。

进一步的，所述激光成像组包括共轴排列的激光接收正透镜(17)、激光探测器靶面，其中激光接收正透镜(17)由双凸透镜与双凹透镜胶合而成。

进一步的，所述白光成像组包括反射镜II(18)、白光第一胶合透镜(19)、白光第二胶合透镜(20)、白光第三胶合透镜(21)、CMOS靶面，其中反射镜II(18)向右倾斜一定角度布置在分光棱镜(16)、白光第一胶合透镜(19)之间，白光第一胶合透镜(19)、白光第二胶合透镜(20)、白光第三胶合透镜(21)与CMOS靶面共轴排列。

更进一步的，所述白光第一胶合透镜(19)由双凸透镜与双凹透镜胶合而成，并且其凸面朝向反射镜II(18)；白光第二胶合透镜(20)由弯月透镜与双凸透镜胶合而成，并且弯月透镜的凸面朝向白光第一胶合透镜(19)；所述白光第三胶合透镜(21)由双凹透镜与双凸透镜胶合而成，并且其凸面朝向CMOS靶面。

本发明的目的之二在于提供上述紧凑型长焦一体机光学系统的使用方法，其包括以下步骤：目标物体反射的光线经反射镜组、双楔形镜(3)反射后进入红外成像组进行红外成像，由此实现夜间或者低亮度下的红外观测；目标物体反射的光线经反射镜组的反射、双楔形镜(3)的透射、带孔反射镜(11)的反射，穿过扩束正透镜(14)、扩束负透镜(15)进入分光棱镜(16)，从分光棱镜(16)分出的光线进入白光成像组进行自然光成像，由此实现日间或者高亮度下的白光观测；激光发射组发出的激光向左穿过带孔反射镜(11)、双楔形镜(3)后被反射镜组反射到目标物体上，目标物体反射的激光沿原路经反射镜组反射、双楔形镜(3)透射后被带孔反射镜(11)反射至分光棱镜(16)，从分光棱镜(16)分出的激光进入激光成像组进行激光成像，由此实现测距功能。

本发明以较为简单、紧凑的光学结构同时解决了白光和红外的色差问题、系统双像和激光电视合轴问题等多个技术难题，配备结构组件、成像组件和电路控制软件后可将其配装于各种机载、车载的光电跟踪或侦察设备上，实现全天候对目标的测距、搜索、观察与跟踪等一系列功能。

与现有同类产品相比，本发明的有益技术效果主要体现在以下几个方面：1)采用离轴两反作为共口径的前端望远系统，有效解决了白光和红外的色差问题，不仅降低了系统合轴的难度，而且使整体的结构较为紧凑；2)通过两级放大实现系统长焦功能，不仅使整体结构更加紧凑，而且降低了系统的灵敏度；3)利用双楔形镜进行分光，有效解决了系统双像和激光电视合轴问题，提高了光学系统的高功能密度；4)通过中心掏孔的反射镜降低了接收系统的反射光干扰问题，大幅度提高了激光测距系统的有效测程；5)该一体机光学系统可以同时对百公里外的昼夜目标进行实时图像监控和准确测距，从而提高了镜头的环境实用性和高功能密度。

附图说明

图1为本发明所述光学系统的结构示意图。

图2为本发明红外成像的光路示意图。

图3为本发明白光成像的光路示意图。

图4为本发明激光发射光路示意图。

图5为本发明激光接收光路示意图。

1-主反射镜，2-次反射镜，3-双楔形镜，4-红外扩束正透镜，5-红外扩束负透镜，6-反射镜I，7-红外第一透镜，8-红外第二透镜，9-红外第三透镜，10-红外第四透镜，11-带孔反射镜，12-激光发射正透镜，13-激光发射负透镜，14-扩束正透镜，15-扩束负透镜，16-分光棱镜，17-激光接收正透镜，18-反射镜II，19-白光第一胶合透镜，20-白光第二胶合透镜，21-白光第三胶合透镜。

具体实施方式

为使本领域普通技术人员充分理解本发明的技术方案和有益效果，以下结合具体实施例及附图进行进一步说明。需要强调的是，本发明实施例所述“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等方位或位置关系描述，都是基于附图所示的方位或位置关系，这些内容仅为了便于更简单的描述本发明，而不是指示或暗示所指的设备或系统必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此针对附图所使用的描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1-5所示的一种紧凑型长焦一体机光学系统，其主要包括主反射镜(1)、次反射镜(2)、双楔形镜(3)、红外扩束正透镜(4)、红外扩束负透镜(5)、反射镜I(6)、红外第一透镜(7)、红外第二透镜(8)、红外第三透镜(9)、红外第四透镜(10)、带孔反射镜(11)、激光发射正透镜(12)、激光发射负透镜(13)、扩束正透镜(14)、扩束负透镜(15)、分光棱镜(16)、激光接收正透镜(17)、反射镜II(18)、白光第一胶合透镜(19)、白光第二胶合透镜(20)、白光第三胶合透镜(21)以及若干个靶面或探测器。其中主反射镜(1)、次反射镜(2)共同组成反射镜组，红外扩束正透镜(4)、红外扩束负透镜(5)、反射镜I(6)、红外第一透镜(7)、红外第二透镜(8)、红外第三透镜(9)、红外第四透镜(10)、红外靶面共同组成红外成像组，激光发射正透镜(12)、激光发射负透镜(13)、激光器共同组成激光发射组，激光接收正透镜(17)、激光探测器靶面共同组成激光成像组，反射镜II(18)、白光第一胶合透镜(19)、白光第二胶合透镜(20)、白光第三胶合透镜(21)、CMOS靶面共同组成白光成像组。为了便于理解，以下对各个光学元件逐一进行详细介绍。

主反射镜(1)和次反射镜(2)均为离轴反射镜，并且主反射镜(1)相对于次反射镜(2)尺寸更大。主反射镜(1)的反射面为凹的离轴抛物面，次反射镜(2)的反射面为凸的离轴抛物面。上底(较短的一端)相对并且错开布置的主反射镜(1)和次反射镜(2)共同组成离轴两反望远系统，也就是系统的第一级扩束，倍率为5倍。该离轴两反系统作为一体机共口径的前端部分，能够有效解决可见光和红外光的色差问题，降低系统合轴的难度，并且使整体结构相对紧凑。相反的，传统共口径前端部分通常选用卡赛格林系统，这种系统普遍存在中心遮挡问题及由此导致的系统能量降低，进而影响系统对远距离目标的探测和识别。此外将本发明所述一体机系统应用于机载或车载的光电转塔时，能够有效减少光电转塔的窗口数量并节约成本。光电转塔内一般都配装有白光电视、红外电视、激光测距机三个设备，这就导致必须在光电转塔的壳体上开设至少三个孔并安装对应数量的窗口玻璃，如此一来不仅结构和工艺复杂，而且由于窗口玻璃一般选用价格较高的蓝宝石导致成本较高，采用本发明一体机系统后就不存在这些问题。

双楔形镜(3)沿光轴方向依次设置有第一楔形镜和第二楔形镜，其中第一楔形镜的楔角朝上并对入射光线进行90度反射，第二楔形镜的楔角朝下并且楔角为2.5度。第一楔形镜的镀膜形式为：对8um-12um全反，对0.4um-1.1um全透；第二楔形镜的镀膜形式为：对0.4um-1.1um全透。双楔形镜(3)的主要作用是将进入主反射镜(1)和次反射镜(2)的光线分成两路，其中一路反射光线进入红外长焦系统中成像，另一路透射光线进入激光接收系统和白光长焦系统中成像。本发明通过双楔形镜进行分光使系统结构更加紧凑，有效解决了系统双像和激光电视合轴问题，提高了光学系统的高功能密度。传统思路一般选择直角棱镜或者析光镜进行分光，然而直角棱镜的重量和体积都较大，析光镜容易使白光长焦系统产生双像进而影响目标的探测和识别距离，本发明提供的解决方案则不存在这些问题。

红外扩束正透镜(4)、红外扩束负透镜(5)分别为平凸透镜和双凹透镜，两者共同组成红外扩束系统，亦即系统的第二级扩束，倍率为3倍。该红外扩束系统的主要作用是对进入的光线进行压缩，减小系统像差。通过采用两级放大实现长焦功能，不仅确保系统结构紧凑，还降低了系统的灵敏度。由于整个系统要求有15倍的放大，传统的设计方案一般只有一级放大故而直接将离轴两反的倍率设计为15倍，而本发明通过两级放大的方式实现了系统要求，分别将离轴两反的倍率设计为5倍、透射式倍率设计为3倍。如此设计的原因是离轴两反系统的倍率越高，分析出系统公差比较严、灵敏度高，导致系统装调很难满足原设计要求，进而影响整个系统的成像质量。

红外第一透镜(7)、红外第二透镜(8)、红外第三透镜(9)、红外第四透镜(10)分别为弯月透镜、平凸透镜、双凹透镜、弯月透镜。这四块红外透镜组成的焦距为250mm，结合前端的两级放大，整个红外长焦系统的焦距值为3750mm。反射镜I(6)的主要作用是将扩束放大后的光线进行90度反射，红外第一透镜(7)和红外第二透镜(8)的凸面都朝向反射镜I(6)，红外第三透镜(9)和红外第四透镜(10)的凹面均朝向红外探测器的靶面。

带孔反射镜(11)、激光发射正透镜(12)、激光发射负透镜(13)共同组成激光发射望远系统，倍率为3倍，其主要作用是确保激光沿特定的光路发出。带孔反射镜(11)的中间开有直径为10mm的圆形孔，其目的是确保激光直接穿过。通过中心掏孔的反射镜降低了接收系统的反射光干扰问题，提高了测距系统的有效测程。激光发射正透镜(12)、激光发射负透镜(13)分别为双凸透镜、双凹透镜，并且激光发射正透镜(12)相对平一点的凸面朝向带孔反射镜(11)，激光发射负透镜(13)的小凹面朝向激光器。

带孔反射镜(11)、扩束正透镜(14)、扩束负透镜(15)、分光棱镜(16)、激光接收正透镜(17)共同组成激光汇聚系统。结合前端的望远系统，激光汇聚系统的主要作用是确保漫反射回来的激光进入激光接收系统中，实现激光远距离测距功能。扩束正透镜(14)、扩束负透镜(15)分别为双凸透镜、双凹透镜，其中扩束正透镜(14)相对平一点的凸面朝向分光棱镜(16)方向，扩束负透镜(15)的大凹面朝向扩束正透镜(14)及带孔反射镜(11)。扩束正透镜(14)、扩束负透镜(15)共同组成二级扩束系统，倍率为3倍。分光棱镜(16)由两块相同大小的直角棱镜沿斜面胶合而成。激光接收正透镜(17)由双凸透镜和双凹透镜胶合而成，其凹面朝向激光探测器靶面，作用是对二级扩束系统的汇聚和对剩余像差的补偿。

白光第一胶合透镜(19)由双凸透镜、双凹透镜胶合而成，白光第二胶合透镜(20)由弯月透镜、双凸透镜胶合而成，白光第三胶合透镜(21)由双凹透镜、双凸透镜胶合而成，并且白光第一胶合透镜(19)的凸面朝向反射镜II(18)，白光第二胶合透镜(20)的平凸面朝向CMOS传感器靶面，白光第三胶合透镜(21)的凹面朝向反射镜II(18)。这三块白光胶合透镜组成的焦距为250mm，结合前端的两级放大，整个红外长焦系统的焦距值为3750mm，由此实现对白光目标的百公里探测和识别。

各个光学透镜的具体类型及参数如下：

从另一层面看，该一体机光学系统的远距离激光测距系统包括激光发射系统和激光接收系统。其中激光发射系统包括主反射镜(1)、次反射镜(2)、双楔形镜(3)、带孔反射镜(11)、激光发射正透镜(12)、激光发射负透镜(13)、激光器，其光学原理为(如图4所示)：激光器产生的激光依次穿过激光发射负透镜(13)、激光发射正透镜(12)后完成一次准直；之后该激光依次穿过带孔反射镜(11)、双楔形镜(3)，并被次反射镜(2)、主反射镜(1)二次准直后反射到目标上，此时激光发散角为0.02mrad。激光接收系统包括主反射镜(1)、次反射镜(2)、双楔形镜(3)、带孔反射镜(11)、扩束正透镜(14)、扩束负透镜(15)、分光棱镜(16)、激光接收正透镜(17)、激光探测器，其光学原理为(如图5所示)：目标漫反射回来的激光被主反射镜(1)、次反射镜(2)反射后穿过双楔形镜(3)，再次被带孔反射镜(11)反射后依次穿过扩束正透镜(14)、扩束负透镜(15)、分光棱镜(16)，从分光棱镜(16)分出来的激光穿过激光接收正透镜(17)后在激光探测器靶面上成像，由此实现了激光远距离测距功能。

同样的，该一体机光学系统还包括红外长焦系统、白光长焦系统。其中红外长焦系统包括主反射镜(1)、次反射镜(2)、双楔形镜(3)、红外扩束正透镜(4)、红外扩束负透镜(5)、反射镜I(6)、红外第一透镜(7)、红外第二透镜(8)、红外第三透镜(9)、红外第四透镜(10)以及红外探测器靶面。红外长焦系统的主要作用是实现系统夜间对远距离目标的探测和识别，其光学原理如下(如图2所示)：目标反射的自然光线被主反射镜(1)、次反射镜(2)、双楔形镜(3)反射后，依次穿过红外扩束正透镜(4)、红外扩束负透镜(5)并再次被反射镜I(6)反射，反射光线穿过共轴排列的红外第一透镜(7)、红外第二透镜(8)、红外第三透镜(9)、红外第四透镜(10)后在红外探测器靶面上形成红外图像。白光长焦系统包括主反射镜(1)、次反射镜(2)、双楔形镜(3)、带孔反射镜(11)、扩束正透镜(14)、扩束负透镜(15)、分光棱镜(16)、反射镜II(18)、白光第一胶合透镜(19)、白光第二胶合透镜(20)、白光第三胶合透镜(21)以及CMOS传感器。白光长焦系统的主要作用是实现系统白天对百公里目标的探测和识别，其光学原理为(如图3所示)：目标反射的自然光线被主反射镜(1)、次反射镜(2)反射后透射双楔形镜(3)，再次被带孔反射镜(11)反射后依次穿过扩束正透镜(14)、扩束负透镜(15)、分光棱镜(16)，从分光棱镜(16)分出来的自然光被反射镜II(18)反射，反射光线依次穿过共轴排列白光第一胶合透镜(19)、白光第二胶合透镜(20)、白光第三胶合透镜(21)后在CMOS传感器靶面成像。

本发明采用离轴两反作为共口径的前端望远系统，采用两级放大和双楔形镜使整体结构紧凑，降低了系统的灵敏度，有效解决了系统双像和激光电视合轴问题，提高了光学系统的高功能密度。本发明实现了系统的一体化设计，配备结构组件、成像组件和电路控制软件后可配装于各种机载、车载等光电跟踪和侦察设备，用于对目标的测距、搜索、观察与跟踪。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例，这些内容并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种紧凑型长焦一体机光学系统，其特征在于：该光学系统包括反射镜组、双楔形镜(3)、红外成像组、带孔反射镜(11)、激光发射组、分光棱镜(16)、激光成像组、白光成像组，所述反射镜组、带孔反射镜(11)分别位于双楔形镜(3)的两侧，所述激光发射组、分光棱镜(16)分别位于带孔反射镜(11)的不同侧面，所述红外成像组位于双楔形镜(3)一侧，所述激光成像组、白光成像组分别位于分光棱镜(16)不同侧的两个出光面。

2.如权利要求1所述的紧凑型长焦一体机光学系统，其特征在于：所述反射镜组包括主反射镜(1)、次反射镜(2)，其中主反射镜(1)为离轴抛物面反射镜，并且其反射面为凹面；次反射镜(2)为离轴抛物面反射镜，并且其反射面为凸面。

3.如权利要求1所述的紧凑型长焦一体机光学系统，其特征在于：所述双楔形镜(3)包括重叠且平行排列的第一楔形镜、第二楔形镜，其中第一楔形镜的镀膜形式为：对8um-12um全反，对0.4um-1.1um全透；第二楔形镜的镀膜形式为：对0.4um-1.1um全透。

4.如权利要求1所述的紧凑型长焦一体机光学系统，其特征在于：所述红外成像组包括红外扩束正透镜(4)、红外扩束负透镜(5)、反射镜I(6)、红外第一透镜(7)、红外第二透镜(8)、红外第三透镜(9)、红外第四透镜(10)、红外靶面，其中红外扩束正透镜(4)与红外扩束负透镜(5)共轴排列，红外第一透镜(7)、红外第二透镜(8)、红外第三透镜(9)、红外第四透镜(10)与红外靶面共轴排列，反射镜I(6)倾斜一定角度布置在红外扩束负透镜(5)、红外第一透镜(7)之间。

5.如权利要求4所述的紧凑型长焦一体机光学系统，其特征在于：所述红外扩束正透镜(4)具体为平凸透镜并且其平面朝向红外扩束负透镜(5)，所述红外扩束负透镜(5)具体为双凹透镜，所述红外第一透镜(7)具体为弯月透镜并且其凹面朝向红外第二透镜(8)，所述红外第二透镜(8)具体为平凸透镜并且其平面朝向红外第三透镜(9)，所述红外第三透镜(9)具体为双凹透镜，所述红外第四透镜(10)具体为弯月透镜并且其凹面朝向红外靶面方向。

6.如权利要求1所述的紧凑型长焦一体机光学系统，其特征在于：所述带孔反射镜(11)倾斜一定角度布置，并且在带孔反射镜(11)上开设有圆孔；所述分光棱镜(16)由两块相同形状的直角棱镜沿斜边胶合而成。

7.如权利要求1所述的紧凑型长焦一体机光学系统，其特征在于：所述激光发射组包括沿光轴方向依次布置的激光发射正透镜(12)、激光发射负透镜(13)、激光器，其中激光发射正透镜(12)具体为双凸透镜，所述激光发射负透镜(13)具体为双凹透镜；所述激光成像组包括共轴排列的激光接收正透镜(17)、激光探测器靶面，其中激光接收正透镜(17)由双凸透镜与双凹透镜胶合而成。

8.如权利要求1所述的紧凑型长焦一体机光学系统，其特征在于：在带孔反射镜(11)与分光棱镜(16)之间还设置有共轴排列的扩束正透镜(14)、扩束负透镜(15)，其中扩束正透镜(14)为双凸透镜，所述扩束负透镜(15)为双凹透镜。

9.如权利要求1所述的紧凑型长焦一体机光学系统，其特征在于：所述白光成像组包括反射镜II(18)、白光第一胶合透镜(19)、白光第二胶合透镜(20)、白光第三胶合透镜(21)、CMOS靶面，其中反射镜II(18)倾斜一定角度布置在分光棱镜(16)、白光第一胶合透镜(19)之间，白光第一胶合透镜(19)、白光第二胶合透镜(20)、白光第三胶合透镜(21)与CMOS靶面共轴排列；所述白光第一胶合透镜(19)由双凸透镜与双凹透镜胶合而成，并且其凸面朝向反射镜II(18)；白光第二胶合透镜(20)由弯月透镜与双凸透镜胶合而成，并且弯月透镜的凸面朝向白光第一胶合透镜(19)；所述白光第三胶合透镜(21)由双凹透镜与双凸透镜胶合而成，并且其凸面朝向CMOS靶面。

10.权利要求1-9任意一项所述紧凑型长焦一体机光学系统的使用方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：目标物体反射的光线经反射镜组、双楔形镜(3)反射后进入红外成像组进行红外成像，由此实现红外观测；目标物体反射的光线经反射镜组的反射、双楔形镜(3)的透射、带孔反射镜(11)的反射，穿过扩束正透镜(14)、扩束负透镜(15)进入分光棱镜(16)，从分光棱镜(16)分出的光线进入白光成像组进行自然光成像，由此实现白光观测；激光发射组发出的激光穿过带孔反射镜(11)、双楔形镜(3)后被反射镜组反射到目标物体上，目标物体反射的激光经反射镜组反射、双楔形镜(3)透射后被带孔反射镜(11)反射至分光棱镜(16)，从分光棱镜(16)分出的激光进入激光成像组进行激光成像，由此实现激光测距功能。