[發明專利]航天遙感大相對孔徑寬視場高分辨率成像光譜儀光學系統

有效

• 申請號: 201310269979.8
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN103308161A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 薛慶生;王淑榮
• 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: G01J3/02
• 分類號: G01J3/02;G01J3/04;G01J3/18
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 王丹陽

技術領域

本發明涉及航天遙感光學技術領域，具體涉及一種航天遙感大相對孔徑寬視場高分辨率成像光譜儀光學系統。

背景技術

高分辨率成像光譜儀是一種新型航天遙感光學儀器，能以高分辨率同時獲取目標的空間和光譜信息，在國民經濟和科學研究等諸多領域正在得到越來越廣泛的應用。目前國際上具有代表性的航天遙感高分辨率成像光譜儀有美國TRW公司研制的Hyperion，相對孔徑1/4，視場0.624°；美國NEMO衛星的主載荷COIS，相對孔徑1/4，視場2.5°；英國Sira公司研制的CHRIS，相對孔徑1/4，視場0.553°，這些高分辨率成像光譜儀載荷在航天遙感中發揮了重要作用，但缺點是相對孔徑小、集光能量弱，視場覆蓋寬度小，在海洋水色遙感等領域，由于目標的反射率很低，在保證光學系統光譜分辨率10nm、地面像元分辨率20m、信噪比大于200的條件下，要求成像光譜儀的相對孔徑大于1/1.3，除要求大相對孔徑外，還要求具有寬視場覆蓋，視場覆蓋寬度越大，對應的刈幅寬度就越大，回訪周期就越短，儀器的時間分布率就越高。現有的航天遙感高分辨率成像光譜儀光學系統的集光能力和視場均不能滿足海洋水色遙感等領域的需求。因此迫切需要解決現有航天遙感高分辨率成像光譜儀光學系統相對孔徑小、集光能力弱、視場覆蓋范圍小的問題。

發明內容

為了解決現有航天遙感高分辨率成像光譜儀光學系統相對孔徑小、集光能力弱、視場覆蓋范圍小的問題，本發明提供一種航天遙感大相對孔徑寬視場高分辨率成像光譜儀光學系統。

本發明為解決技術所采用的技術方案如下：

航天遙感大相對孔徑寬視場高分辨率成像光譜儀光學系統，包括折疊Schmidt望遠鏡和Dyson光譜儀；所述折疊Schmidt望遠鏡包括：雙膠合校正板，反射面與所述雙膠合校正板出射面相對排列的平面折轉鏡，反射面與所述平面折轉鏡反射面相對排列的球面反射鏡，入射面與球面反射鏡反射面相對排列的雙膠合場鏡；

所述Dyson光譜儀包括：位于所述折疊Schmidt望遠鏡的焦面上并與所述雙膠合場鏡出射面相對排列的入射狹縫，第一工作面與所述入射狹縫相對排列的雙膠合Dyson透鏡，位于所述入射狹縫與第一工作面之間并與所述第一工作面相對排列的探測器像面，與所述雙膠合Dyson透鏡的第三工作面相對排列的非球面校正透鏡，衍射面與所述非球面校正透鏡相對排列的凹面衍射光柵，所述球面反射鏡、雙膠合場鏡、入射狹縫、雙膠合Dyson透鏡，非球面校正透鏡和凹面衍射光柵同光軸設置；

寬視場目標光束依次經過雙膠合校正板、平面折轉鏡、球面反射鏡和雙膠合場鏡成像在入射狹縫上，成像光束再依次經過雙膠合Dyson透鏡、非球面校正透鏡和凹面衍射光柵衍射后，再經過非球面校正透鏡和雙膠合Dyson透鏡成像在探測器像面上。

所述折疊Schmidt望遠鏡的相對孔徑D/f滿足：1/1.3≤D/f≤1/1.2，視場FOV滿足：2°≤FOV≤4°；所述Dyson光譜儀的變倍比β滿足：0.99≤β≤1.01。

所述雙膠合校正板由兩種不同材料的平板膠合而成，入射面為8次非球面，出射面為6次非球面，所述兩種不同材料為BaK3和ZF6，或者為S-FPL53和F?Silica。

所述平面折轉鏡反射面中心與球面反射鏡反射面中心的距離為d₁，所述球面反射鏡反射面中心與雙膠合場鏡入射面中心的距離為d₂，d₁與d₂滿足：0.8d₂≤d₁≤0.9d₂。

所述雙膠合場鏡由兩種不同材料的正負透鏡膠合而成，正透鏡表面為入射面，負透鏡表面為出射面，所述兩種不同材料為BaK3和ZF6，或者為S-FPL53和FSilica，所述雙膠合場鏡出射面中心與入射狹縫中心的距離為d₃，1mm≤d₃≤3mm。

所述入射狹縫的長度l₁滿足：15mm≤l₁≤30mm，寬度w₁滿足：8μm≤w₁≤20μm。