[發明專利]一種超大視場推掃式機載高光譜成像系統及其成像方法

有效

• 申請號: 201911331063.4
• 申請日: 2019-12-20
• 公開（公告）號: CN110887565B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 季軼群;胡建凌;羊箭鋒;李加慧
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J3/02
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒

本發明公開了一種超大視場推掃式機載高光譜成像系統及其成像方法。該系統采用級聯式光學成像結構，由初級同心球透鏡、次級中繼轉像微透鏡組和三級同心分光成像透鏡組構成，初級和三級系統分別位于孔徑光欄兩側；初級同心球透鏡采用四片式同心不對稱結構，次級中繼轉像微透鏡組采用改進的匹茲伐結構，三級同心分光成像透鏡組采用同心全反射結構；初級、次級系統可獨立地消除自身大部分幾何像差，再經整體聯合優化，可進一步平衡殘余像差；三級系統集成于一塊光學玻璃基底上，提高了系統的穩定性，適合于批量生產。本發明提供的光譜成像系統克服了視場與狹縫長度相互制約問題，實現了超大視場分光成像，且系統集光本領強、穩定性高、成像性能優。

技術領域

本發明涉及一種用于精細光譜分析的光學系統及其成像方法，特別涉及一種采用級聯式光學成像結構的、易于加工的、大視場的、推掃式機載高光譜成像系統其成像方法。

背景技術

成像光譜的概念是美國噴氣推進實驗室（JPL）首先提出的。它是遙感器技術發展過程中的一次革命性的飛躍，將當代光譜遙感技術帶到了最前沿。高光譜成像是指光譜分辨率達到納米數量級的成像光譜技術，是始于20世紀80年代初的新型遙感技術，可同時獲取目標物的光譜信息和兩維空間信息，具有圖譜合一的優點，它能夠定性和定量地探測目標幾何結構及其物化特性，具有特殊的識別能力，是遙感技術發展史上的一次革命性飛躍，且已經成為當代空間對地觀測的主要技術手段和遙感領域的研究熱點，特別是在軍事應用上，該技術能用來識別偽裝、檢測化武、潛艇及水下危險物體探測等；也可用于環境、生態、作物、滅害、地質、資源、大氣等的分析、分類、預報評估等。

為了滿足未來定量化國土資源調查、戰場環境實時監測、精準農業評估等領域不斷提高的應用需求，實現更加精確和快速的遙感探測，獲得具有高可靠性與高時效性的光譜圖像數據，要求高光譜成像系統不僅具有高的空間分辨率和光譜分辨率、還要同時具有高的時間分辨率?？臻g分辨率、時間分辨率、光譜分辨率，是衡量高光譜成像系統的重要性能指標，而空間分辨率和時間分辨率隨著光學系統視場增大分別下降和提高、是一對相互制約的問題，目前采用的單鏡頭分光的面陣推掃式高光譜成像系統總視場較小，一般不大于40°，成像范圍小，重復成像周期長，時間分辨率低，這意味著遙感作業效率低、成本高。因此，研制成像性能優、穩定性高、光譜分辨率高、易實現、成本低、視場大的高光譜成像系統是十分迫切和具有廣泛的應用前景的。

發明內容

本發明針對現有技術存在的不足，提供一種結構緊湊、成像性能優、穩定性高、光譜分辨率高、成本低、視場大的高光譜成像系統其成像方法。

為達到上述發明目的，本發明采用的技術方案是提供一種超大視場推掃式機載高光譜成像系統，它為級聯式光學成像結構，沿光線入射方向，依次為初級同心球透鏡系統、次級中繼轉像微透鏡組、三級同心分光成像透鏡組及探測器焦平面，初級同心球透鏡系統和三級同心分光成像透鏡組分別位于孔徑光欄的兩側，所述的高光譜成像系統滿足像方遠心成像；