[發明專利]一種超廣角短波紅外推掃超光譜成像儀的光學系統

無效

• 申請號: 201110443301.8
• 申請日: 2011-12-27
• 公開（公告）號: CN102519593A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 鐘興;金光;張元;任秉文
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J3/02;G02B13/06
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 劉樹清

技術領域：

本發明屬于空間光學遙感技術領域，涉及的一種超廣角短波紅外推掃超光譜成像儀的光學系統。

背景技術：

在空間科學及地球信息科學領域，超光譜成像系統能同時獲得觀測目標的空間幾何信息及光譜信息，是重要的目標特征獲取手段，在國民經濟及科學研究等方面具有很廣泛的應用前景，同時隨著當今紅外焦平面的尺寸增大，迫切需求大視場、高靈敏度的紅外譜段超光譜成像儀。

與本發明較為接近的超光譜短波紅外成像光譜儀的光學系統是中國科學院上海技術物理研究所王欣等人設計的《一種棱鏡分光成像光譜儀的光學系統》(專利申請號：200910197304.0)，如圖1所示，包括狹縫1，準直離軸反射鏡2，色散棱鏡3，成像離軸反射鏡4，離軸球面校正透鏡5，像面6。準直離軸反射鏡2和狹縫1的距離為d1，準直離軸反射鏡2和成像離軸反射鏡4的間隔距離為d2，色散棱鏡3位于準直離軸反射鏡2的反射光路上，和準直離軸反射鏡2的間隔距離為d3-d2，成像離軸反射鏡4位于色散棱鏡3的反射光路上，和色散棱鏡3的間隔距離為d3，離軸球面校正透鏡5位于成像離軸反射鏡4的反射光路上，和成像離軸反射鏡4的間隔距離為d4，像面6和離軸球面校正透鏡5的間隔距離為d5。準直離軸反射鏡2和成像離軸反射鏡4分別為二次雙曲面反射鏡和橢球面反射鏡，它們的焦距分配考慮總系統的焦距要求，并分別將光束準直和會聚；色散棱鏡3的兩個面的角度設計既要滿足系統的光譜分辨率要求，同時也要滿足系統的光譜彎曲和光譜非線性要求；離軸球面校正透鏡5的設計用來校正軸外大視場光束的像差，減小光譜彎曲，由于該系統設計不含前置物鏡，校正像差能力有限，視場角僅能達到1.43度，無法滿足大視場應用的需求，而國內外目前尚未見到超廣角短波紅外超光譜成像系統設計報道。

已有的超光譜成像系統的前置物鏡大都和光譜成像系統分開設計，在校正整體像差上能力有限，并且在短波紅外成像系統設計中普遍選用了紅外波段材料，紅外波段材料盡管能夠在紅外波段有效的提升能量透過率，但是紅外波段材料的加工性能無法和普通光學玻璃材料相比，難以設計出大視場低畸變高質量的光學系統，而且紅外材料價格非常高昂。

發明內容：

為克服已有技術存在的設計視場角較小、成本較高等缺陷，本發明的目的在于：獲取超廣角短波紅外超光譜成像光學系統，最大限度的增大能夠獲得的地面目標光譜信息。

本發明要解決的技術問題是：提供一種超廣角短波紅外推掃超光譜成像儀的光學系統。解決技術問題的技術方案如圖2所示，是由前置物鏡組和光譜成像反射鏡組構成，其中前置物鏡組包括第一透鏡7、第二透鏡8、第三透鏡9、第四透鏡10、第五透鏡11、第六透鏡12、孔徑光闌13、第七透鏡14、第八透鏡15、第九透鏡16、第十透鏡17；光譜成像反射鏡組包括入射狹縫18，主反射鏡19、凸面光柵反射鏡20、第三反射鏡21、線陣CCD22。

在前置物鏡組中，在同一光軸上自左至右依次排列第一透鏡7、第二透鏡8、第三透鏡9、第四透鏡10、第五透鏡11、第六透鏡12、孔徑光闌13、第七透鏡14、第八透鏡15、第九透鏡16、第十透鏡17，其中第一透鏡7和第二透鏡8之間的間隔距離為d6，第二透鏡8和第三透鏡9之間的間隔距離為d7，第三透鏡9和第四透鏡10之間的間隔距離為d8，第四透鏡10和第五透鏡11之間的間隔距離為d9，第五透鏡11和第六透鏡12之間的間隔距離為d10，第六透鏡12和孔徑光闌13之間的間隔距離為d11，第七透鏡14在孔徑光闌后0.1mm處，第七透鏡14的后表面和第八透鏡15的前表面膠合在一起構成膠合面，第八透鏡15和第九透鏡16之間的間隔距離為d12，第九透鏡16和第十透鏡17之間的間隔距離為d13；光譜反射鏡組為同心三反射成像光學系統，在光譜反射鏡組中，主反射鏡19與前置物鏡組中的第十透鏡17在同一光軸上，在第十透鏡17和主反射鏡19形成的光路中，在前置物鏡組的后焦面處放置入射狹縫18主反射鏡19與前置物鏡組中第十透鏡17之間的間隔距離為d14，凸面光柵反射鏡20在主反射鏡19的反射光路上，與主反射鏡19的間隔距離為d15，第三反射鏡21在凸面光柵反射鏡20的反射光路上，與凸面光柵反射鏡20的間隔距離為d16，線陣CCD22在第三反射鏡21的反射光路上，與第三反射鏡21的間隔距離為d17。