[發明專利]測繪相機光學系統

有效

• 申請號: 202110521938.8
• 申請日: 2021-05-13
• 公開（公告）號: CN113189756B
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 劉學吉;遠國勤;丁亞林;姚園;姜磊
• 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: G02B17/06
• 分類號: G02B17/06;G02B17/08;G02B27/10;G02B1/00;G02B7/18;G01C11/02
• 代理公司: 長春中科長光知識產權代理事務所(普通合伙) 22218
• 代理人: 高一明;郭婷

本發明涉及一種測繪相機光學系統，包括主鏡、次鏡，其中主鏡和次鏡構成類卡塞格林式光學系統；次鏡以距次鏡頂點光軸上光傳播方向0～±50mm范圍內任意一點為圓心，以次鏡頂點到圓心的距離為半徑，在子午面內和/或弧矢面內進行旋轉，以補償成像過程中的像移。本發明提供的測繪相機光學系統內部無平行光路，結構緊湊，并且保證載機和被攝物體存在相對運動的動態成像過程中，在保證光學系統像質良好的前提下，對相機橫向擺掃、飛機前向飛行、姿態變化等因素導致的前向像移、橫向像移進行補償，提高成像質量及測繪精度，并能夠實現等后截距多光譜分光成像，有利于后續進行數據分析或圖像處理。

技術領域

本發明涉及航空遙感與測繪技術領域，具體涉及一種測繪相機光學系統。

背景技術

對于航空遙感與測繪技術領域，測繪相機在具體應用時，常常需要得到豐富的圖像信息，精細探測要求在空間高分辨成像。

航空相機在曝光時間內，由于載機和被攝物體存在相對運動，導致像面上像的移動，使成像質量下降。為保證成像質量，需采取像移補償措施來消除或減少像移的影響。傳統的像移補償措施是在光學系統中引入像移補償元件,通常是將平面反射鏡置于平行光路中,對于航空遙感與測繪相機光學系統來說,要么置于光學系統入瞳前端要么在光學系統內部引入平行光路,前者需要的平面反射鏡體積尺寸很大,后者需要在光學系統內部引入縮束平行光路,這大大增加了光學設計難度。

上述方式不能滿足航空遙感領域在測繪方面的需求，而且不僅光學設計、加工和裝調的難度高，還需要增加光學元件的數量并占用較大的尺寸空間。

發明內容

本發明克服現有技術的不足，提供一種測繪相機光學系統，以解決動態成像過程中像移問題導致的成像質量下降問題，提高成像質量。

本發明的技術方案是：一種測繪相機光學系統，包括主鏡、次鏡，所述主鏡和所述次鏡構成類卡塞格林式光學系統，所述次鏡以距所述次鏡頂點光軸上光傳播方向0～±50mm范圍內任意一點為圓心，以所述次鏡頂點到所述圓心的距離為半徑，在子午面內和/或弧矢面內進行旋轉，以補償成像過程中的像移。

進一步地，所述次鏡的最大旋轉角度≤±0.07°。

進一步地，測繪相機光學系統還包括矯正鏡組，所述矯正鏡組放置在所述主鏡的中心孔內，所述矯正鏡組包括沿光線傳播方向依次放置的第一矯正鏡、第二矯正鏡和第三矯正鏡，所述第一矯正鏡前表面為凸球面透鏡，后表面為凹球面透鏡；所述第二矯正鏡其前表面為凸球面透鏡，后表面為凸球面透鏡；所述第三矯正鏡其前表面為凹球面透鏡，后表面為凸球面透鏡。

進一步地，測繪相機光學系統還包括分光鏡組，所述分光鏡組包括分光棱鏡、分頻棱鏡和補償棱鏡，成“L”形空間排布；三者形狀、大小相同且兩兩同軸；所述分光棱鏡接收到入射光束后，將入射光束分光，分光后的入射光束一部分繼續沿光軸傳播方向進入所述分頻棱鏡，另一部分光束折轉進入所述補償棱鏡用于分光探測；進入所述分頻棱鏡的光束被分成至少兩路用于分頻探測。

進一步地，測繪相機光學系統還包括焦平面探測器，所述焦平面探測器為全色探測器、近紅外探測器、RGB探測器，三種探測器單獨使用或組合使用，以實現等后截距多光譜分光成像；所述全色探測器用于接收沿所述分光棱鏡進入所述補償棱鏡所出射光束，所述近紅外探測器用于接收沿所述分光棱鏡進入所述分頻棱鏡后沿光軸傳播方向折轉90°所出射光束，所述RGB探測器用于接收沿所述分光棱鏡進入所述分頻棱鏡后沿光軸傳播方向所出射光束。

進一步地，測繪相機光學系統還包括窗口玻璃，所述窗口玻璃為彎月透鏡，用于封閉光學系統的同時進行校正像差。

進一步地，所述窗口玻璃材質為H-K9L玻璃或石英玻璃，其前表面為凸球面透鏡，后表面為凹球面透鏡。

進一步地，所述主鏡凹反射面是標準的二次曲面，所述次鏡的反射面是球面或二次曲面。