[發明專利]一種同步測量多角度散射光場光學系統

有效

• 申請號: 202111166289.0
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113916503B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 鄒陽陽;張劉;張建;李天驕
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G02B5/08
• 分類號: G02B5/08
• 代理公司: 重慶卓茂專利代理事務所(普通合伙) 50262
• 代理人: 雷穎劼

本發明公開了一種同步測量多角度散射光場光學系統，包括穹頂、非球面反射鏡、中繼光學系統以及像面，所述穹頂為整體光學系統的物面，且穹頂的物面發出小孔徑光束，光束照射到非球面反射鏡上，所述非球面反射鏡對光束進行反射，反射的光束進入到中繼光學系統中，中繼光學系統使反射的光束在像面上成像。本發明涉及光學技術領域，通過對光學系統合理的設計，使得光學系統設計的結果具有較高的成像質量，采用的非球面可減少鏡片數量，且該光學系統屬于一種離軸折返式光學系統，能夠實現對多角度遠場散射光場數據的同步采集工作，在成像的過程中，能夠起到像差校正的作用，同時能夠提高光能的利用率。對提高多角度遙感領域具有重大指導意義。

技術領域

本發明涉及光學技術領域，具體為一種同步測量多角度散射光場光學系統。

背景技術

遙感技術是根據電磁波的理論，應用各種傳感儀器對遠距離目標所輻射和反射的電磁波信息，進行收集、處理，并最后成像，從而對地面各種景物進行探測和識別的一種綜合技術，多角度遙感有助于提高植被生物物理參數的反演精度，可為生態環境和氣候變化研究提供更好的數據支持。與單一角度遙感相比，多角度遙感提供了角度維信息，提高了遙感對地球表層參數的獲取能力。

隨著星機地不同平臺的多角度遙感觀測手段越來越豐富，未來多角度遙感的主要研究方向集中在發展復雜地表多角度反射/輻射模型，增強多角度遙感數據預處理能力和提高多源數據綜合應用能力等方面。多角度遙感是指利用傳感器從兩個或兩個以上的方向對同一目標進行非接觸遠距離觀測的技術，是準確獲得地表反射各向異性的唯一手段。不同角度的觀測對于捕捉地表真實反射特性和空間結構具有重要作用，與傳統的空間維、時間維和光譜維信息形成互補，在定量遙感研究中具有重要的理論地位和應用前景。

隨著遙感技術的進步，能夠提高植被生物物理參數的反演精度，可為生態環境和氣候變化研究提供更好數據支持的多角度遙感技術應運而生。目標散射光場分布的多角度同步準確測量對提高多角度遙感領域相關技術的進一步發展與提升具有理論指導和應用意義。但是目前的遙感技術在實際應用過程中，無法實現對多角度遠場散射光場數據的同步采集，從而無法精確的研究生態環境和氣候的變化。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種同步測量多角度散射光場光學系統，解決了目前的遙感技術在實際應用過程中，無法實現對多角度遠場散射光場數據同步采集的問題。

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：一種同步測量多角度散射光場光學系統，包括穹頂、非球面反射鏡、中繼光學系統以及像面，所述穹頂為整體光學系統的物面，且穹頂的物面發出小孔徑光束，光束照射到非球面反射鏡上，所述非球面反射鏡對光束進行反射，反射的光束進入到中繼光學系統中，中繼光學系統使反射的光束在像面上成像。

優選的，所述光束的工作波段為可見光波段，光束的視場為120°。

優選的，所述穹頂的物面光場的分布與探測器之間存在映射關系，根據其映射關系擬合出非球面反射鏡的參數計算公式，公式為：

優選的，所述非球面反射鏡的參數計算公式中，α、β分別為非球面反射鏡的接收光線的入射角和出射角；δ為非球面反射鏡接收光線的最大范圍角；D為非球面反射鏡的口徑；H為非球面反射鏡到中繼光學系統之間的入瞳距離。

優選的，所述中繼光學系統由四片非球面透鏡組合而成，使其起到像差校正作用，提高光能的利用率。

優選的，所述非球面反射鏡和中繼光學系統的離軸量為230mm。

優選的，所述中繼光學系統的光軸偏心量為-0.114°，像面沿逆時針旋轉0.27°，提高成像的質量。

優選的，所述非球面反射鏡的光學表面參數符合非球面表達式，表達式如下：