[發(fā)明專利]一種基于球面反射鏡的同軸偏視場型長波紅外系統(tǒng)

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810565240.4
• 申請日: 2018-06-04
• 公開（公告）號: CN109061859A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王虎;沈陽;薛要克;劉美瑩;樊學武;劉陽;潘越;王芳;肖南;葉水福
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G02B17/08
• 分類號: G02B17/08
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 汪海艷

本發(fā)明提供一種基于球面反射鏡的同軸偏視場型長波紅外系統(tǒng)，其特征在于：沿光線傳播方向依次包括一個球面反射鏡、多個帶有光闌的成像補償透鏡組；每個帶有光闌的成像補償透鏡組構(gòu)成一個單獨的成像通道；整個系統(tǒng)為同軸系統(tǒng)，為保證成像補償透鏡組不與入射光線相互遮擋，每一個通道的主光線均偏離一個特定的視場；多個成像補償透鏡組呈扇形分布在同心球反射鏡的出光處，且不與入射光在同一個平面上；所述多個成像補償透鏡組包括多個短焦補償鏡、多個中焦補償鏡和多個長焦補償鏡，所述多個成像微透鏡組對于不同的視場采用不同焦距的校正鏡組校正像差，以保證恒定地元高分辨率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學成像領(lǐng)域，具體涉及一種基于球面反射鏡的同軸偏視場型長波紅外系統(tǒng)。主要用于星載大范圍中等分辨率氣象觀測，也可用于城市安全監(jiān)控、國土普查、防災減災等領(lǐng)域。

背景技術(shù)

衛(wèi)星海洋遙感對觀測與研究全球海洋環(huán)境和海洋資源具有重要作用，其特點是快速、連續(xù)、大范圍和能同時觀測多個參數(shù)。全球已發(fā)射了多顆探測海洋的氣象衛(wèi)星，主遙感器包含可見光多光譜掃描輻射計，特點是靈敏度和信噪比高，掃描視場寬，成像畸變小。當前的衛(wèi)星載荷均采用固定焦距相機加掃描機構(gòu)或者固定焦距多相機陣列的方案實現(xiàn)大視場成像，導致星下點與邊緣視場的分辨率差距過大，影響氣象探測的結(jié)果。實現(xiàn)全視場等地元分辨率，降低星下點與邊緣視場的分辨率差距對于氣象探測具有重要意義。

Orbview-2衛(wèi)星上搭載的寬視場海洋遙感器SeaWiFS，采用擺掃方式掃描±58.3°，實現(xiàn)了2800km的超大幅寬，星下點分辨率為1.13km。EOS Terra衛(wèi)星上搭載的中分辨率成像光譜儀MODIS，采用擺掃方式掃描±55°，實現(xiàn)2330km 的掃描幅寬，星下點分辨率在不同的譜段分別為250m，500m和1000m。極軌運行環(huán)境衛(wèi)星系統(tǒng)NPOESS搭載的可見光紅外成像輻射儀VIIRS，采用擺掃方式掃描±55.8°，實現(xiàn)了3000km的超大幅寬，星下點分辨率為390m。Envisat-1 衛(wèi)星上搭載的MERIS，采用5個固定焦距相機組成的相機陣列實現(xiàn)對68.5°視場內(nèi)推掃成像，實現(xiàn)1150km幅寬成像，星下點分辨率為250m。Sentinel-3衛(wèi)星上搭載的OLCI，采用5個固定焦距相機組成的相機陣列實現(xiàn)對68.4°視場內(nèi)推掃成像，實現(xiàn)1150km幅寬成像，星下點分辨率為300m。我國第一代極軌氣象衛(wèi)星系列FY-1搭載了多通道可見光和紅外掃描輻射度計(MVISR)，其掃描角度為±55.4°，星下點分辨率達1.1km，邊緣視場分辨率約為4km，成像幅寬約為2800km。在第二代極軌氣象衛(wèi)星系列FY-3上搭載了中分辨率光譜成像儀 (MERSI)，其掃描角度為±55.4°，星下點分辨率達0.1km，邊緣視場分辨率約為2.4km，成像幅寬約為2800km。海洋一號(HY-1)衛(wèi)星搭載的十波段水色掃描儀采用擺掃方式掃描±35.2°，星下點分辨率為1100m。可以看出，當前氣象衛(wèi)星的載荷采用推掃與擺掃的技術(shù)方案都是基于固定焦距像距結(jié)合掃描機制實現(xiàn)大視場、低畸變成像。由于采用固定焦距相機，大視場造成星下點與邊緣視場的對地成像張角和成像距離差距很大，導致星下點與邊緣視場的分辨率差距過大。以EOS Terra衛(wèi)星上搭載的中分辨率成像光譜儀MODIS為例，星下點分辨率為500m時，邊緣視場的分辨率約為2700m。