[發明專利]光譜信息取獲的監視系統

在審

• 申請號: 202110967593.9
• 申請日: 2021-08-23
• 公開（公告）號: CN113804631A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 李鵬達;石恩濤;王詠梅
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家空間科學中心
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G01N21/01
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;劉振

本發明涉及一種光譜信息獲取的監視系統，包括：望遠模塊，準直模塊，分光模塊，和光譜成像模塊；其特征在于，光束由望遠模塊的具有不同入瞳直徑的兩個通道進入，經由夾縫，由準直模塊中焦距不同的M1鏡與M2鏡準直，并控制準直光的出射角度與X和Y方向的偏心量，經過分光模塊分光，反射至光譜成像模塊，最后匯聚到探測器上；其中光譜成像模塊采用兩次反射式光學結構。本發明利用雙通道設計實現寬動態范圍，同時在不同波段獲取光譜信息；通過整體結構設計實現共用光譜成像模塊；采用反射式結構進行鏡片精簡，共用5片反射鏡和一分光棱鏡完成設計，實現了輕小型化的設計，并使整體結構更加緊湊簡潔。

技術領域

本發明屬于空間遙感技術領域，特別涉及光譜信息獲取的監視系統。

背景技術

大氣層是影響地球氣候與環境的主要因素，通過大氣遙感技術可以讓我們了解到大氣的組成及分布變化，它大大提高了我們對平流層臭氧含量、云層密度和成分變化過程的認識。基于臨邊散射測量遙感技術是通過在紫外、可見和近紅外波段測量太陽臨邊散射輻射，獲得高分辨率、寬動態范圍云層的光譜信息，反演獲得臭氧廓線分布。隨著信息處理技術的發展，遙感數據的反演技術得到了大大的提高，對遙感數據信息的質量要求越來越高，動態范圍也越來越寬，并且無論是無人機還是衛星平臺也都得到了充分的發展。

目前無人機或者衛星平臺搭載的儀器一般使用擺掃式和推掃式。擺掃式也稱為光機掃描式是利用掃面鏡進行跨軌方向的掃描，光學系統的空間方向是沿軌方向，光譜方向是跨軌方向通過分光系統及面陣探測器完成。推掃式是系統跨軌方向具有較大的瞬時視場角進行空間探測，沿軌方向具有較小的瞬時視場角進行光譜探測，搭載平臺運動時，沿軌方向隨平臺運動實現目標探測。

現有“星載寬波段臨邊臭氧輪廓線探測儀光學設計”，該光學系統與本專利光學系統類似，屬于臨邊探測，但是該光學系統只有一個入射通道和一個入瞳孔徑，不能同時獲得不同增益的光譜信息。

發明內容

本發明的目的在于克服上述技術不能同時獲得不同增益的光譜信息的缺點，從而提出一種光譜信息獲取的監視系統。本發明利用雙通道設計實現寬動態范圍、可同時在不同波段獲取光譜信息的光譜光學系統，通過共用光譜成像模塊的設計和兩次反射式光學結構，可以減輕重量和體積，并使整體結構更加緊湊簡潔。本發明的光譜信息獲取的監視系統，包括：望遠模塊，準直模塊，分光模塊，和光譜成像模塊；其中，

所述望遠模塊采用反射式結構，具有兩個通道，所述望遠模塊的一片反光鏡的不同離軸量的兩個不同孔徑分別為通道(1)和通道(2)的入瞳直徑，通過不同孔徑可獲取不同的增益圖像，還可以提高光譜信息的獲取，實現該光譜信息獲取監視系統的寬動態特點；夾縫為通道(1)與通道(2)的第一次像面；光束通過通道(1)經由望遠鏡和夾縫反射至M1鏡，光束通過通道(2)經由望遠鏡和狹縫反射到M2鏡；通道(1)與通道(2)共用一片反射鏡完成系統的望遠模塊的設計，可以體現系統設計的簡潔化和輕量化的設計理念。

所述準直模塊采用焦距不同的M1鏡與M2鏡的焦平面與所述夾縫重合，使從M1鏡和M2鏡射出的光束為準直光；由M1鏡反射的通道(1)的準直光和由M2鏡反射的通道(2)的準直光準直到分光模塊；并控制從M1鏡與M2鏡發出光束的出射角度與X和Y方向的偏心量；通過控制所述出射角度可以確保射出光線無干涉，控制X方向偏心量可以在同一像面中分離不同孔徑的信息，控制Y方向的偏心量可以使反射光束共用光譜成像模塊；由于入瞳直徑不一樣，需要準直模塊有不同的放大倍率，保證兩通道獲取的光譜信息能同時會聚到像面上，不會超過像面大小從而導致光譜信息獲取不全，所以準直模塊采用的兩片反射鏡的焦距不同，以保證不同的放大倍率。

分光模塊用于反射準直光至光譜成像模塊。

光譜成像模塊為兩次反射式結構，具有兩片同軸反射鏡，并且所述兩片同軸反射鏡的光瞳分別與通道(1)與通道(2)匹配；控制所述兩片同軸反射鏡的不同斜率，使光束匯聚在同一像面。