[發明專利]一種寬譜段前置光孔遠心光學系統

無效

• 申請號: 200710018489.5
• 申請日: 2007-08-15
• 公開（公告）號: CN101165537A
• 公開（公告）日: 2008-04-23
• 發明（設計）人: 趙葆常;楊建峰;陳立武;常凌穎;賀應紅
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G02B9/60;G02B1/02;G02B5/04;G01J3/14;G01J3/12
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司
• 代理人: 徐平

技術領域

本發明涉及一種傅氏光學系統，具體涉及一種寬譜段自動復消色差、長工作距、前置光孔的遠心光學系統，可以作為獨立的光學系統使用，尤其適用于Sagnac型傅氏成像光譜儀中的傅氏光學系統。

技術背景

Sagnac型傅氏變換干涉成像光譜儀，一般由三組獨立的光學成像系統串接構成。前置鏡在其位于焦平面處的狹縫上產生目標的一次像，經Sagnac橫向剪切干涉儀，狹縫像被橫向剪切為二個虛像。狹縫同時又位于傅氏鏡的物方焦平面上，傅氏鏡輸出具有一定剪切角的兩個相干平面波，形成干涉條紋。柱面鏡把兩個平面波的干涉條紋在空間上壓縮到一列或一行CCD像元上。傅氏透鏡的成像質量既影響干涉成像光譜儀的空間圖像質量，又影響復原光譜的光譜分辨率與多光譜圖像的S/N，是整個干涉成像光譜儀光譜圖像質量的關鍵。因此，對傅氏透鏡的要求非常苛刻，采用了幾何彌散、MTF、波像差、出射光線的平行度等多種評價方法進行評價，不論采用那個評價標準，都要求系統具有極優的質量，各種評價值相互轉換之后數據都能夠相容。

現有光學系統，對于寬譜段自動復消色差、長工作距、前置光孔的遠心特征，可具備其中任意二個特點，但尚無具備此全部特點的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種寬譜段前置光孔遠心光學系統，其解決了技術背景中尚無具備寬譜段自動復消色差、長工作距、前置光孔遠心特點的光學系統的技術問題。

本發明的技術解決方案如下：

一種寬譜段前置光孔遠心光學系統，包括透鏡組2，位于透鏡組2前焦面F處的孔徑光闌1，其特殊之處在于，所述的透鏡組2包括：位于透鏡組2前部并彎向孔徑光闌01的正彎月透鏡201和負彎月透鏡202，依次設置于負彎月透鏡202之后的前雙膠合透鏡203、雙凸透鏡204及后雙膠合透鏡205；所述前雙膠合透鏡203和后雙膠合透鏡205的膠合面均彎向孔徑光闌1；所述的前雙膠合透鏡203為負光焦度，所述正彎月透鏡201、負彎月透鏡202與前雙膠合透鏡203的合成光焦度為負光焦度；所述的雙凸透鏡204為正光焦度；所述的后雙膠合透鏡205為負光焦度。

上述正彎月透鏡201以采用TF3光學玻璃為佳，所述的負彎月透鏡202以采用LAK2光學玻璃為佳，所述的前雙膠合透鏡203以分別由LAK2光學玻璃和TF3光學玻璃構成為佳，所述的雙凸透鏡204以采用LAK2光學玻璃為佳。

上述后雙膠合透鏡205以分別由LAK2光學玻璃和TF3光學玻璃構成為佳；所述的后雙膠合透鏡205也可分別由K9光學玻璃和TF3光學玻璃構成。

上述透鏡組2的后方可設置棱鏡3，該棱鏡3位于透鏡組2的后焦點以內。

上述棱鏡3以采用Sagnac干涉儀為佳，也可采用K9光學玻璃或其它干涉儀。

本發明具有如下優點：

(1)本發明設計譜段范圍為480～960nm，譜段寬度在480nm以上，不但可達到衍射極限；且波差λ/40，彌散斑在10微米之內；系統像質很好，還具有前置光瞳、像方遠心特征。

(2)透鏡組采用負正負“-+-”的光焦度分配，使物方主面向前推移、像方主面向后推移，可實現透鏡組兩側同時具有長工作距。

(3)兩個彎月透鏡降低了軸外視場光線的高度，拉近了孔徑光闌與透鏡組之間的距離，減小了兩個彎月透鏡后面透鏡的口徑。

(4)整個透鏡組在負-正-負反常光焦度分配的條件下，所有像差都能達到合理的校正。

(5)透鏡組選用中國牌號的二至三種無色光學玻璃配對，生產工藝成熟，容易保證質量，且價格低廉，消位置色差系統可自動校正二級光譜，而不需要采用通常的對光焦度分配來消二級光譜，為其它像差的校正提供了更多的自由度。可滿足校正單色像差及色差的要求，解決了密集型光組中的匹茲伐場曲接近于零。

(6)由于實際孔徑光闌位于透鏡組的前焦面上，所以滿足像方遠心的條件。在Sagnac干涉儀中，各視場的主光線都平行于光軸，使軸上、軸外具有相同的光程差。同時遠心系統還改善了像面照度，在定位測量系統中使離焦的要求放松。孔徑光闌愈靠近透鏡組，像質會愈好。

(7)各光譜通道的復原光譜圖像信噪比接近光子噪聲極限，系統穩定可靠。