[發明專利]地基可見高光譜分辨率月球觀測系統

有效

• 申請號: 201510515310.1
• 申請日: 2015-08-21
• 公開（公告）號: CN105136294B
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發明（設計）人: 薛慶生;王淑榮;黃煜
• 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
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所(普通合伙)22210
• 代理人: 于曉慶

技術領域

本發明涉及成像光譜技術和輻射定標技術領域，具體涉及一種地基可見高光譜分辨率月球觀測系統。

背景技術

定量化遙感是大氣、海洋等遙感領域發展的重點方向。對空間遙感器定標是遙感信息定量化的前提，遙感數據的可靠性及應用的深度和廣度在很大程度上取決于遙感器的定標準確度。同時定標后的數據不依賴于遙感器的數據，其輻射值仍保持著目標結構和成分的物理信息。如果可以利用一個合適的輻射特性已知的天然星體，則是一個非常有價值的定標源。月球是唯一一個包含在地球軌道上絕大多數成像光譜儀動態范圍內的天然星體，被稱作“solar diffuser”，月球表面有極好的輻射穩定性，一旦準確地確定出月球光譜輻射亮度隨相位角和天平動角的變化關系，就可以將月球用作空間遙感器的長期定標源。

目前國內外都建立了相關的地基對月觀測系統，但是主要都集中在濾光片型光譜成像儀。濾光片型成像儀是通過旋轉濾光片輪切換不同的濾光片進入光路來實現不同譜段的光譜測量，由于濾光片型成像光譜儀的工作原理所致，其一般只有幾個譜段。因此，采用濾光片型成像光譜儀的地基對月觀測系統只能得到幾個離散譜段的月球光譜圖像數據，不能得到月球的高光譜分辨率的連續光譜圖像數據，也就不能通過計算獲得月球的連續光譜輻射亮度信息，而月球若用作空間遙感器的長期定標源是需要獲取月球的寬波段連續高光譜輻射數據，并且這種采用濾光片型光譜成像儀的地基對月觀測系統受濾光片帶寬的限制光譜分辨率較低，無法滿足地基對月觀測時的寬波段高光譜分辨率的要求。

發明內容

為了解決現有采用濾光片型光譜成像儀的地基對月觀測系統存在的觀測光譜不連續且光譜分辨率低的問題，本發明提出一種地基可見高光譜分辨率月球觀測系統。

本發明為解決技術問題所采用的技術方案如下：

本發明的地基可見高光譜分辨率月球觀測系統，安裝在二維跟蹤轉臺上，包括視軸一致的月球跟蹤成像儀和可見高光譜成像儀，所述可見高光譜成像儀由望遠鏡、位于望遠鏡焦面上的入射狹縫、分波段衰減濾光片、平面轉折鏡、離軸橢球面準直鏡、色散棱鏡、離軸雙曲面成像鏡和面陣CCD探測器組成；

先粗調二維跟蹤轉臺使月球跟蹤成像儀對月球進行粗跟蹤同時捕獲月球圖像，再精調二維跟蹤轉臺使可見高光譜成像儀的視軸對準月球圓盤的右邊緣，月球圓盤的一個條帶經望遠鏡成像在入射狹縫上，形成狹縫像；從入射狹縫出射的光束依次經分波段衰減濾光片調節光強、平面折轉鏡折轉、離軸橢球面準直鏡準直、色散棱鏡色散后，再經離軸雙曲面成像鏡按照不同波長聚焦成像在面陣CCD探測器上；

當狹縫像從月球圓盤的右邊緣掃描至左邊緣時，完成對月球圓盤的一次掃描；再次調整二維跟蹤轉臺使可見高光譜成像儀的視軸重新對準月球圓盤的右邊緣，重新開始下一次的掃描觀測，依次循環往復，實現對整個月球圓盤的高光譜分辨率掃描觀測。

進一步的，所述望遠鏡為透射式像方遠心系統，焦距f_t滿足：230mm≤f_t≤260mm，相對孔徑D/f_t滿足：1/8≤D/f_t≤1/5。

進一步的，所述望遠鏡的組成透鏡片數N_t滿足：5≤N_t≤10。

進一步的，所述望遠鏡由無焦平板透鏡、第一雙凸正透鏡、第一雙凹負透鏡、第二雙凸正透鏡、第一凹凸負透鏡、第二雙凹負透鏡、第三雙凸正透鏡和第二凹凸負透鏡組成；所述無焦平板透鏡的材料為H-K9L，所述第一雙凸正透鏡的材料為H-ZBaF3，所述第一雙凹負透鏡的材料為ZF3，所述第二雙凸正透鏡、所述第二雙凹負透鏡和第二凹凸負透鏡的材料均為ZF7，所述第一凹凸負透鏡的材料為H-QK3L，所述第三雙凸正透鏡的材料為H-ZK10。

進一步的，所述離軸橢球面準直鏡的二次曲面系數k₁滿足：-0.9≤k₁≤-0.6，離軸量h₁滿足：60≤h₁≤70。

進一步的，所述離軸雙曲面成像鏡的二次曲面系數k₂滿足：-1.7≤k₂≤-1.4，離軸量h₂滿足：24≤h₂≤30。

進一步的，所述離軸橢球面準直鏡二次曲面的曲率半徑r₁與離軸雙曲面成像鏡二次曲面的曲率半徑r₂滿足：0.85r₁≤r₂≤1.1r₁。