[發明專利]寬視場像方遠心三線陣立體航測相機光學系統

有效

• 申請號: 201310468516.4
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN103487920A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 閆阿奇;張建;周祚峰;武登山;冷寒冰;曹劍中;張凱勝
• 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: G02B13/18
• 分類號: G02B13/18;G02B13/00;G02B13/06;G02B13/22;G01C11/02
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 胡樂

技術領域

本發明屬于航空遙感與測繪技術領域，涉及一種應用于航空對地觀測光學新載荷的光學系統。

背景技術

三線陣立體航測相機是安裝在飛機平臺上，通過飛機推掃，利用焦面上的三條線陣探測器獲取同一地物前視、下視、后視影像，最終利用圖像處理技術得到地物立體數字影像。

三線陣立體航測數碼相機作為國外研究的一個熱點一直備受各方面的關注，其技術實現方式也有兩種方式即單鏡頭內拼接形式和三鏡頭外拼接形式。單鏡頭內拼接技術的代表有Leica公司的ADS40/80相機、日本STARLABO公司研制的STARIMAGER三線陣掃描圖像系統和德國Jena-Optronik公司研制的JAS-150線陣推掃相機，而三鏡頭外拼接技術的代表是Wehrli&Associates?and?Geosystem公司的3-DAS-1和3-OC。

ADS40機載航空數字傳感器，采用線陣推掃成像，是全球第一臺空間數字傳感器，代表了目前信息獲取技術的最新發展，于2000年由瑞士Leica公司推出，2008年推出了最新的產品ADS80。ADS40是在成像面安置前視、下視和后視三個CCD線陣，在攝影時構成三條航帶實現攝影測量。它是一種能夠同時獲得立體影像和彩色多光譜影像的多功能、數字化的航空遙感傳感器。

STARIMAGER三線陣立體航測相機是2002年STARLABO公司聯合東京大學等單位為救護直升機上研制的一種用于大比例尺成圖的高精度的三線陣數字掃描圖像系統。在其相機的焦平面上共放置四條線陣CCD，其中三條線陣CCD分別放置在前視、中視和后視，另外每條線陣中包含R、G、B獲得彩色圖像，可提供了立體和多光譜的圖像。

JAS-150三線陣航測相機作為德國Jena-Optronik?Group公司2006年推出的面向下一代的數字航空掃描相機，靶面上采用9條12000像元的線陣CCD探測器，其中4條可獲取R、G、B和近紅外的多光譜數據，另外5條為了避免數字高程模型出現盲點，分別在下視和四個不同角度放置來獲取全色影像。

3-DAS-1三線陣航測相機是Wehrli&Associates?and?Geosystem公司2004年推出的一款采用三鏡頭外拼接的數碼航測相機，其采用三個相互嚴格固定的光學系統獲取地面目標影像。3-OC三線陣航測相機是對3-DAS-1進行的改進型外拼接數碼航測相機。

我國CCD航空相機技術選擇了面陣CCD相機作為技術攻關的重要類型。中國科學院光電技術研究所，在國家863支持下的“大面陣彩色CCD數字航測相機系統研制”項目，其全色CCD采用9K×9K的大面陣CCD，多光譜采用2K×2KCCD分別獲取R、G、B圖像。

中科院遙感應用研究所2003年研制出一套寬視場，多光譜和立體成像等多種模塊為一體的大面陣CCD數字相機系統MADC，MADC系統由3臺4K×4K的大面陣CCD數字相機組成。

中國測繪科學院劉先林院士主持研制的SWDC航空數碼相機以多鏡頭成像技術為基礎，其采用外視場拼接技術集成多個高端民用數碼相機（單機像素數為3900萬，像元大小為6.8μm），攝影時同時曝光，事后對影像進行糾正，拼接成統一投影中心的大幅面高分辨率虛擬影像，從而實現高分辨率、大范圍的地面覆蓋。

目前針對線陣探測器的立體航測相機在國內還屬空白，三線陣立體航測相機系統需要一種大視場，高分辨率，高精度的光學系統，其使用要求很高，技術難度很大，國內尚無此類光學系統出現。

發明內容

本發明提供了一種應用于三線陣立體航測領域的寬視場像方遠心三線陣立體航測相機光學系統，其具有大視場、高分辨率，像方遠心等特點。

本發明的基本技術方案如下：

該寬視場像方遠心三線陣立體航測相機光學系統，包括沿同一光軸依次設置的第一負透鏡，第二負透鏡，第一正透鏡，第三負透鏡，第一三膠合透鏡組，光闌，第二正透鏡，第四負透鏡，第二三膠合透鏡，第三正透鏡，第五負透鏡，第六負透鏡，第四正透鏡，多光譜分光系統等效平板；其中，第二正透鏡，第四負透鏡，第三正透鏡，第五負透鏡，第六負透鏡，第四正透鏡，多光譜分光系統等效平板共同構成后透鏡組，光闌位于所述的后透鏡組前焦面處；所述的第一三膠合透鏡采用負透鏡-正透鏡-負透鏡的結構型式，所述的第二三膠合透鏡采用負透鏡-正透鏡-負透鏡的結構型式。

基于上述基本方案，本發明還進一步作如下優化限定和改進：

以上各透鏡的參數依次如下：