[發明專利]空間大視場壓縮光束多通道成像光學系統

無效

• 申請號: 201210236233.2
• 申請日: 2012-07-04
• 公開（公告）號: CN102809824A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 湯天瑾;周峰
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: G02B27/10
• 分類號: G02B27/10;G02B27/00;G02B17/06;G02B13/18;G01J3/28
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明屬于空間光學遙感器技術領域，涉及一種應用于空間大視場、超寬譜段、多通道成像的可見光/紅外光學成像系統。

背景技術

隨著遙感技術的發展，多光譜成像遙感數據在資源評價、環境監測、災害預警與災后評估、城市規劃、目標分類識別等方面得到了廣泛應用，具有極大的社會效益與經濟效益。光學遙感器需要同時獲取可見光、近紅外、中波和長波信息，可以通過多臺相機分別對各譜段成像，也可以通過單臺相機通過多通道實現。

典型的多光譜衛星主要有美國的Iandsat系列、中分辨率成像光譜儀MODIS、多光譜紅外成像儀MTI和印度的IRS系列民用遙感器，國內的多光譜衛星主要有CMODIS、資源系列、環境系列、海洋系列和風云系列衛星。

美國的Iandset系列衛星光學系統和印度IRS系列衛星光學系統譜段覆蓋為可見/近紅外和短波紅外譜段，無法獲取中長波和長波譜段光譜信息。MODIS光學系統由穿越軌跡掃描的掃描鏡和折反射系統實現，譜段范圍覆蓋可見光到長波紅外譜段，但掃描鏡部件整機穩定性及可靠性降低、無法實現高的光譜分辨率；MTI光學系統采用離軸三反結構型式，采用濾光片配合高集成度焦平面技術實現多光譜成像，但該光學系統難以實現大視場成像，受限于焦面集成化技術水平，工程化困難。

國內的多光譜衛星多采用紅外成像儀與可見光相機相結合的方式實現多光譜成像，采用多臺相機實現寬譜段信息的獲取將會使得空間相機的體積和重量都很龐大，而且增加了衛星的發射成本，降低了整星的可靠度。目前國內只有CMODIS衛星光學系統采用了單一光學系統實現多光譜成像，但其系統離軸兩反的結構型式決定了無法實現大視場。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供了一種適合空間遙感器進行大視場、超寬譜段、多通道情況下成像的光學系統。

本發明的技術解決方案是：空間大視場壓縮光束多通道成像光學系統，包括離軸三反壓縮光束無焦望遠系統、第二折轉鏡、見光近紅外及紅外譜段分色片、中波及長波譜段分色片、可見及近紅外中繼透鏡組、可見及近紅外焦面器件、中波紅外中繼透鏡組、中波焦面器件、長波紅外中繼透鏡組、長波焦面器件，所述的離軸三反壓縮光束無焦望遠系統包括主鏡、次鏡、第一折轉鏡和三鏡；成像目標的輻射光束首先入射至主鏡上，而后依次經次鏡、第一折轉鏡和三鏡后入射至第二折轉鏡上，第二折轉鏡將入射光線折轉后反射至可見光近紅外及紅外譜段分色片，其中可見光束和近紅外光束透過可見光近紅外及紅外譜段分色片入射至可見及近紅外中繼透鏡組，可見及近紅外中繼透鏡組的出射光線在可見及近紅外焦面器件處成像；紅外光線經可見光近紅外及紅外譜段分色片再次折轉后入射至中波及長波譜段分色片，紅外長波光線透過中波及長波譜段分色片入射至長波紅外中繼透鏡組，長波紅外中繼透鏡組的出射光線在長波焦面器件處成像；中波紅外光線經中波及長波譜段分色片再次折轉后入射至中波紅外中繼透鏡組，中波紅外中繼透鏡組的出射光線在中波焦面器件處成像。

所述的可見及近紅外中繼透鏡組包括按照光線經過順序依次設置的第一膠合負透鏡、第一雙凸正透鏡、第二膠合負透鏡、第二雙凸正透鏡、第一彎月負透鏡。

所述的第一膠合負透鏡、第一雙凸正透鏡、第二膠合負透鏡、第二雙凸正透鏡和第一彎月負透鏡均為無色光學玻璃，透鏡面形均為球面。

所述的中波紅外中繼透鏡組包括按照光線經過順序依次設置的第一彎月正透鏡、第一彎月負透鏡、第二彎月正透鏡、第二彎月負透鏡、第三彎月正透鏡、第三彎月負透鏡。

所述的第一彎月正透鏡、第一彎月負透鏡、第二彎月正透鏡、第二彎月負透鏡、第三彎月正透鏡和第三彎月負透鏡均為無色紅外光學玻璃，三個彎月負透鏡的面形為非球面，三個彎月正透鏡的面形為球面。

所述的長波紅外中繼透鏡組包括按照光線經過順序依次設置的第一彎月正透鏡、第二彎月正透鏡、第一彎月負透鏡、第三彎月正透鏡、第二彎月負透鏡。

所述的第一彎月正透鏡、第二彎月正透鏡、第一彎月負透鏡、第三彎月正透鏡和第二彎月負透鏡均為無色紅外光學玻璃，第二彎月正透鏡、第三彎月正透鏡和第二彎月負透鏡的面形均為非球面，第一彎月正透鏡和第一彎月負透鏡的面形均為球面。

所述的空間大視場壓縮光束多通道成像光學系統的焦距f＝M×f3，近紅外中繼透鏡組、中波紅外中繼透鏡組和長波紅外中繼透鏡組的焦距均為f3，M＝f1/f2，f1為由主鏡和次鏡構成的無焦望遠系統的前組物鏡焦距，f2為由三鏡構成的無焦望遠系統的后組物鏡的焦距。

所述的主鏡和三鏡的面形為凹非球面反射鏡，次鏡的面形為凸球面反射鏡或非球面反射鏡。