專利名稱：空間大視場(chǎng)超寬譜段多光譜成像光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于空間光學(xué)遙感器技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種應(yīng)用于空間的可見(jiàn)光/紅外光學(xué)成像系統(tǒng)在大視場(chǎng)、超寬譜段、多光譜成像條件下的實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，各類用戶對(duì)地面景物的光譜信息要求越來(lái)越高，特別是對(duì)覆蓋可見(jiàn)、短波、中波以及長(zhǎng)波紅外區(qū)域的光譜信息提出了迫切的需求。傳感器的光譜分辨率越高，所取得的圖像就越能客觀、有效的反應(yīng)地物的光譜特征，傳感器探測(cè)地物的能力就越強(qiáng)，由不同光譜特征反映的不同地物間的差別在圖像上就能得到很好的體現(xiàn)。多光譜成像遙感數(shù)據(jù)在資源評(píng)價(jià)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、災(zāi)害預(yù)警與災(zāi)后評(píng)估、城市規(guī)劃、目標(biāo)分類識(shí)別等方面得到廣泛應(yīng)用，具有極大的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。典型的多光譜衛(wèi)星主要有美國(guó)的Iandsat系列、中分辨率成像光譜儀M0DIS、多光譜紅外成像儀MTI和印度的IRS系列民用遙感器；國(guó)內(nèi)的多光譜衛(wèi)星主要有資源系列、環(huán)境系列、海洋系列和風(fēng)云系列衛(wèi)星。美國(guó)的Iandsat系列衛(wèi)星中，以ETM+最為先進(jìn)，其光學(xué)系統(tǒng)由前置掃描鏡、RC兩反系統(tǒng)、一個(gè)分色片和兩個(gè)多光譜器件構(gòu)成，譜段覆蓋為可見(jiàn)/近紅外和短波紅外，細(xì)分為 7個(gè)多光譜譜段和一個(gè)全色譜段；MODIS光學(xué)系統(tǒng)由穿越軌跡掃描的掃描鏡、格里高利兩反系統(tǒng)、離軸雙反系統(tǒng)、補(bǔ)償透鏡組和干涉濾光片及四個(gè)線陣接收器件組成，譜段范圍覆蓋可見(jiàn)光到長(zhǎng)波紅外譜段，但系統(tǒng)含有活動(dòng)部件使整機(jī)穩(wěn)定性及可靠性降低、無(wú)法實(shí)現(xiàn)高的光譜分辨率；MTI光學(xué)系統(tǒng)采用離軸三反結(jié)構(gòu)型式，采用濾光片配合高集成度焦平面技術(shù)實(shí)現(xiàn)多光譜成像，由于焦平面高集成度技術(shù)受限，工程化難度增加，且難以實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)成像。 印度IRS系列是最先進(jìn)的民用遙感器系列之一，該系列光學(xué)系統(tǒng)采用過(guò)透射及全反射系統(tǒng)，譜段范圍僅覆蓋可見(jiàn)光/近紅外和短波紅外譜段，無(wú)法獲取中長(zhǎng)波和長(zhǎng)波譜段光譜信肩、ο國(guó)內(nèi)的多光譜衛(wèi)星多采用紅外成像儀與可見(jiàn)光相機(jī)相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)多光譜成像，其中環(huán)境系列僅使用可見(jiàn)光/近紅外波段。采用多臺(tái)相機(jī)實(shí)現(xiàn)寬譜段信息的獲取將會(huì)使得空間相機(jī)的體積和重量都很龐大，而且增加了衛(wèi)星的發(fā)射成本，降低了整星的可靠度。目前在研及已付諸應(yīng)用的多光譜衛(wèi)星光學(xué)系統(tǒng)普遍存在視場(chǎng)小、可見(jiàn)光/紅外譜段覆蓋寬度不足、譜段內(nèi)光譜細(xì)分程度低、短波譜段覆蓋不足的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種適合空間遙感器的大視場(chǎng)、超寬譜段、多光譜情況下的成像光學(xué)系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是空間大視場(chǎng)超寬譜段多光譜成像光學(xué)系統(tǒng)，包括切換反射鏡、主光學(xué)離軸三反系統(tǒng)、可見(jiàn)光近紅外/紅外譜段分色片、中短波/長(zhǎng)波譜段分色片、 折轉(zhuǎn)鏡、可見(jiàn)/近紅外焦面器件、中短波無(wú)焦中繼光學(xué)系統(tǒng)、中短波組合濾光片、中短波焦面器件、長(zhǎng)波無(wú)焦中繼光學(xué)系統(tǒng)、長(zhǎng)波組合濾光片、長(zhǎng)波焦面器件；成像目標(biāo)的輻射光束經(jīng)過(guò)切換反射鏡進(jìn)入主光學(xué)離軸三反系統(tǒng)，主光學(xué)離軸三反系統(tǒng)的出射光線入射至可見(jiàn)光近紅外/紅外譜段分色片，其中可見(jiàn)近紅外光線經(jīng)可見(jiàn)光近紅外/紅外譜段分色片反射至可見(jiàn)/近紅外焦面器件，實(shí)現(xiàn)多光譜成像；中短波光線和長(zhǎng)波光線由可見(jiàn)光近紅外/紅外譜段分色片透射至中短波/長(zhǎng)波譜段分色片；中短波光線由中短波/長(zhǎng)波譜段分色片反射至折轉(zhuǎn)鏡并由折轉(zhuǎn)鏡反射至中短波無(wú)焦中繼光學(xué)系統(tǒng)，經(jīng)中短波無(wú)焦中繼光學(xué)系統(tǒng)匯聚至出瞳處的光線由中短波組合濾光片實(shí)現(xiàn)光譜細(xì)分，成像至中短波焦面器件；長(zhǎng)波光線由中短波 /長(zhǎng)波譜段分色片透射至長(zhǎng)波無(wú)焦中繼光學(xué)系統(tǒng)，經(jīng)長(zhǎng)波無(wú)焦中繼光學(xué)系統(tǒng)匯聚至出瞳處的光線由長(zhǎng)波組合濾光片實(shí)現(xiàn)光譜細(xì)分，成像至長(zhǎng)波焦面器件。所述的中短波無(wú)焦中繼光學(xué)系統(tǒng)由七片透鏡組成，均采用無(wú)色紅外光學(xué)玻璃，從光線入射端到出射端依次放置第一彎月正透鏡、第一雙凸正透鏡、第一彎月負(fù)透鏡、第二雙凸正透鏡、雙凹負(fù)透鏡、第二彎月負(fù)透鏡和第三彎月負(fù)透鏡。所述的長(zhǎng)波無(wú)焦中繼光學(xué)系統(tǒng)由六片透鏡組成，均采用無(wú)色紅外光學(xué)玻璃，從光線入射端到出射端依次放置第二彎月正透鏡、第四彎月負(fù)透鏡、第三彎月正透鏡、第四彎月正透鏡、第五彎月負(fù)透鏡、第五彎月正透鏡。所述的主光學(xué)離軸三反系統(tǒng)的主鏡Ml和三鏡M3的面形均為凹非球面反射鏡，次鏡M2的面形為凸球面或非球面反射鏡，材料為碳化硅，微晶玻璃，或熔石英，反射面鍍鋁或銀材料的反射膜。所述的可見(jiàn)近紅外/紅外譜段分色片和中短波/長(zhǎng)波譜段分色片均為楔板。所述的中短波組合濾光片和長(zhǎng)波組合濾光片均由四片矩形薄平板拼接而成，在平板兩個(gè)面上鍍有增透膜。所述的切換反射鏡為平面反射鏡，材料為金屬鈹或碳化硅。所述的折轉(zhuǎn)鏡表面面形為平面，采用微晶材料或鋁基碳化硅。所述的可見(jiàn)/近紅外焦面器件為五色TDICXD器件。所述的中短波焦面器件和長(zhǎng)波焦面器件為矩形面陣探測(cè)器或線陣探測(cè)器件。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于1)本發(fā)明主光學(xué)系統(tǒng)由于采用了離軸三反的型式，有效的減小了主光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)元件的數(shù)量，無(wú)色差，無(wú)遮攔，可對(duì)可見(jiàn)光/近紅外、中短波和長(zhǎng)波譜段均成像良好；可針對(duì)可見(jiàn)/近紅外通道和兩紅外通道分別進(jìn)行裝調(diào)、像質(zhì)檢測(cè)，降低了系統(tǒng)裝調(diào)復(fù)雜程度。這種離軸三反型式主光學(xué)系統(tǒng)在中等焦距、大口徑、大視場(chǎng)技術(shù)指標(biāo)的多譜段成像探測(cè)應(yīng)用中優(yōu)勢(shì)尤為明顯；2)本發(fā)明利用折返射系統(tǒng)結(jié)合分色片和組合濾光片的結(jié)構(gòu)型式，在覆蓋可見(jiàn)、短波、中波以及長(zhǎng)波紅外區(qū)域超寬譜段光譜信息的同時(shí)，大大簡(jiǎn)化了光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，提高了幾何成像質(zhì)量和通道間的配準(zhǔn)精度，像元一致性好；3)可見(jiàn)近紅外通道在焦面前方設(shè)置局部光闌，避免了可將光通道能量飽和、在主光學(xué)反射鏡設(shè)置光闌導(dǎo)致紅外通道產(chǎn)生漸暈的問(wèn)題。紅外光闌位于出瞳處，可與探測(cè)器組件的冷屏實(shí)現(xiàn)100%匹配，從而降低背景輻射，提高系統(tǒng)的溫度分辨率；4)本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)在中短波譜段首次覆蓋到了 1. 55ym-l. 75 μ m、 2. 08 μ m-2. 35μ 、3. 5μπι-3. 9μπι 和 4. 85 μ m_5. 05 μ m、譜段，大大豐富了中短波通道的成像光譜信息。通過(guò)合理匹配玻璃材料消除寬譜段色差，像質(zhì)良好；5)本發(fā)明具有光機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、組成簡(jiǎn)單、在超寬譜段范圍內(nèi)成像質(zhì)量良好、易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用較短線陣探測(cè)器陣列來(lái)實(shí)現(xiàn)較大視場(chǎng)的成像。為機(jī)載/星載高分辨率多光譜成像系統(tǒng)提出了一個(gè)較好的技術(shù)實(shí)現(xiàn)途徑，特別適用于持續(xù)、穩(wěn)定地獲取地表信息的高精度探測(cè)衛(wèi)星光學(xué)系統(tǒng)。


圖1為本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明中短波無(wú)焦中繼光學(xué)系統(tǒng)圖；圖3為本發(fā)明長(zhǎng)波無(wú)焦中繼光學(xué)系統(tǒng)圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)由切換反射鏡1、主光學(xué)離軸三反系統(tǒng)(由主鏡Ml、 次鏡M2、三鏡M3組成)、可見(jiàn)光近紅外/紅外譜段分色片2、中短波/長(zhǎng)波譜段分色片3、折轉(zhuǎn)鏡4、可見(jiàn)/近紅外焦面器件5、中短波無(wú)焦中繼光學(xué)系統(tǒng)6、中短波組合濾光片7、中短波焦面器件8、長(zhǎng)波無(wú)焦中繼光學(xué)系統(tǒng)9、長(zhǎng)波組合濾光片10、長(zhǎng)波焦面器件11組成。本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)的工作譜段為0. 45 μ m-12. 5 μ m,細(xì)分為三個(gè)通道、13個(gè)譜段。0. 45 μ m-0. 89 μ m、0. 45 μ m-0. 52 μ m、0. 52 μ m-0. 60 μ m、0. 62 μ m-0. 68 μ m、 0. 76 μ m-0. 86 μ m的譜段構(gòu)成可見(jiàn)近紅外光路?？梢?jiàn)近紅外光路的光線經(jīng)切換反射鏡1入射至主光學(xué)離軸三反系統(tǒng)，經(jīng)主光學(xué)離軸三反系統(tǒng)成像后經(jīng)可見(jiàn)光近紅外/紅外譜段分色片2反射至可見(jiàn)/近紅外焦面器件5，實(shí)現(xiàn)多光譜成像；其中可見(jiàn)/近紅外焦面器件5為五色TDICCD器件。1. 55 μ m-1. 75 μ m、2. 08 μ m_2. 35 μ m、3. 50 μ m_3. 90 μ m、4. 85 μ m_5. 05 μ m 構(gòu)成中
短波光路。中短波光路的光線經(jīng)切換反射鏡1入射至主光學(xué)離軸三反系統(tǒng)，經(jīng)主光學(xué)離軸三反系統(tǒng)成像后經(jīng)可見(jiàn)光近紅外/紅外譜段分色片2透射至中短波/長(zhǎng)波譜段分色片3，然后由中短波/長(zhǎng)波譜段分色片3反射至折轉(zhuǎn)鏡4并由折轉(zhuǎn)鏡4反射至中短波無(wú)焦中繼光學(xué)系統(tǒng)6，經(jīng)中短波無(wú)焦中繼光學(xué)系統(tǒng)6匯聚至出瞳后的中短波光路的光線由中短波組合濾光片7實(shí)現(xiàn)光譜細(xì)分，最后成像至中短波焦面器件8。8. 01ym-8. 39μπι、8· 42 μ m-8. 83 μ m、10. 3 μ m-ll. 3 μ m、11. 4 μ m_12. 5 μ m 構(gòu)成長(zhǎng)
波光路，長(zhǎng)波光路的光線經(jīng)切換反射鏡1入射至主光學(xué)離軸三反系統(tǒng)，經(jīng)主光學(xué)離軸三反系統(tǒng)成像后經(jīng)可見(jiàn)光近紅外/紅外譜段分色片2透射至中短波/長(zhǎng)波譜段分色片3，然后由中短波/長(zhǎng)波譜段分色片3透射至長(zhǎng)波無(wú)焦中繼光學(xué)系統(tǒng)9，經(jīng)長(zhǎng)波無(wú)焦中繼光學(xué)系統(tǒng) 9匯聚至出瞳后的長(zhǎng)波光路的光線由長(zhǎng)波組合濾光片10實(shí)現(xiàn)光譜細(xì)分，最后成像至長(zhǎng)波焦面器件11。本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)三個(gè)光路通道的焦距一致，均為708mm?；谙鄼C(jī)系統(tǒng)能量和信噪比的要求，中短波通道相對(duì)孔徑選取為3. 3、長(zhǎng)波通道為3，考慮可見(jiàn)近紅外通道探測(cè)器件能量飽和度的要求，可見(jiàn)光近紅外通道相對(duì)孔徑選為4，三個(gè)通道視場(chǎng)大小均為5° (垂直分行方向)ΧΓ (沿飛行方向)。光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用Y方向偏場(chǎng)使用9° 10°實(shí)現(xiàn)沿飛行方向滿足幅寬要求，可將近紅外通道設(shè)計(jì)過(guò)程講光闌放置在次鏡，工程化則采用在焦面前方放置局部光闌的方法，實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)近紅外通道相對(duì)孔徑要求，同時(shí)避免在次鏡放置光闌對(duì)紅外通道產(chǎn)生的漸暈；中短波和長(zhǎng)波通道將光闌放置在光學(xué)系統(tǒng)出瞳處，可與探測(cè)器組件的冷屏實(shí)現(xiàn)100%匹配，從而降低背景輻射，提高系統(tǒng)的溫度分辨率。本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)的最前端放置切換反射鏡1，由控制電機(jī)控制，當(dāng)切換反射鏡1的擺角為與主光學(xué)離軸三反系統(tǒng)中心軸垂直方向的夾角為45°時(shí)，入射光束經(jīng)切換反射鏡1 折轉(zhuǎn)入射至主光學(xué)離軸三反系統(tǒng)，而后各通道的光經(jīng)分色片后分別在各自焦面位置成像。 切換反射鏡1為平面反射鏡，采用的材料為金屬鈹或碳化硅。主光學(xué)離軸三反系統(tǒng)物理同軸，即主、次、三鏡中心軸重合，以次鏡M2的中心為中心軸，各反射鏡均使用局部口徑，主光學(xué)離軸三反系統(tǒng)的中心視場(chǎng)主光線與像面法線的夾角為零。主鏡Ml、次鏡M2、三鏡M3均采用凹反射鏡，由于離軸三反系統(tǒng)次鏡為凸面鏡，考慮加工檢測(cè)的難度，將次鏡設(shè)計(jì)為球面，同時(shí)為保證可見(jiàn)光通道的成像質(zhì)量，增加系統(tǒng)設(shè)計(jì)自由度，主鏡Ml和三鏡M3為非球面鏡。主鏡Ml為四次橢球面，次鏡M2為球面或非球面，三鏡M3為二次扁球面。主鏡Ml、次鏡M2、三鏡M3采用的材料為金屬鈹，或微晶，或碳化硅，或融石英。可見(jiàn)光近紅外/紅外譜段分色片2為楔板，整個(gè)分色片傾斜放置，光線入射面傾斜角為沿光軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)25°，第二表面(光線出射面)傾斜角為沿光軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 25.13°，即分色片前后表面夾角0.13°，位于主光學(xué)離軸三反系統(tǒng)所成一次像前的匯聚光路中，實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光近紅外/紅外譜段的分色。紅外譜段一次像位于可見(jiàn)光近紅外/紅外譜段分色片2之后，一次像后的發(fā)散光束經(jīng)過(guò)中短波/長(zhǎng)波譜段分色片3實(shí)現(xiàn)中短波/長(zhǎng)波譜段的分色。中短波/長(zhǎng)波譜段分色片3也是楔板，位于紅外譜段一次像后的發(fā)散光束中，中短波/長(zhǎng)波譜段分色片3傾斜放置，光線入射表面傾斜角為沿光軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°，第二表面(光線出射面)傾斜角為沿光軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45. 17°，即分色片前后表面夾角為0.17°?？梢?jiàn)光近紅外/紅外譜段分色片2以及中短波/長(zhǎng)波譜段分色片3均采用硒化鋅材料，兩表面均為平面。在光線入射面上鍍可見(jiàn)近紅外/紅外、中短波/長(zhǎng)波譜段分色膜， 實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光近紅外/紅外譜段和中短波/長(zhǎng)波譜段分色。分色片及后續(xù)光學(xué)元件與主光學(xué)離軸三反系統(tǒng)不同軸，其中心軸與次鏡中心軸在垂軸方向的偏移距離為120mm，以保證后續(xù)光學(xué)系統(tǒng)口徑與偏場(chǎng)使用的視場(chǎng)內(nèi)光線口徑一致。折轉(zhuǎn)鏡4表面面形為平面，采用微晶材料，或鋁基碳化硅，與入射光線光軸成一定角度傾斜放置，以避免中短波無(wú)焦中繼透鏡組與長(zhǎng)波無(wú)焦中繼透鏡組之間發(fā)生干涉。中短波無(wú)焦中繼光學(xué)系統(tǒng)6由七片透鏡組成，均采用無(wú)色紅外光學(xué)玻璃，如圖2所示。透鏡組從光線入射端到出射端依次放置有第一彎月正透鏡、第一雙凸正透鏡、第一彎月負(fù)透鏡、第二雙凸正透鏡、雙凹負(fù)透鏡、第二彎月負(fù)透鏡和第三彎月負(fù)透鏡。其中，第一彎月負(fù)透鏡的入射面、雙凹負(fù)透鏡的入射面和第三彎月負(fù)透鏡的出射面為非球面，非球面類型可以為四次雙曲面，或六次橢球面，或八次橢球面，其余透鏡面形均為球面。七片透鏡光軸重合，共同校正球差、慧差和色差，并將中短波通道出瞳引出至冷屏入口位置，出瞳大小為 24. 5mm,出瞳距為 80. 8_。中短波組合濾光片7由四塊矩形薄平板拼接而成，每塊矩形薄平板雙面鍍?cè)鐾改?，增透譜段分別對(duì)應(yīng)中短波通道的四個(gè)工作譜段。中短波焦面器件8為矩形面陣探測(cè)器或線陣探測(cè)器件。長(zhǎng)波無(wú)焦中繼光學(xué)系統(tǒng)9由六片透鏡組成，均采用無(wú)色紅外光學(xué)玻璃，如圖3所示。透鏡組從光線入射端到出射端依次放置有第二彎月正透鏡、第四彎月負(fù)透鏡、第三彎月正透鏡、第四彎月正透鏡、第五彎月負(fù)透鏡、第五彎月正透鏡。其中，第五彎月正透鏡的出射面為四次雙曲面，其余透鏡面形均為球面。六片透鏡光軸重合，共同校正球差、慧差和色差， 并將中短波通道出瞳引出至冷屏入口位置，出瞳大小為^mm,出瞳距為84mm。長(zhǎng)波組合濾光片(10)由四塊矩形薄平板拼接而成，每塊矩形薄平板雙面鍍?cè)鐾改?，增透譜段分別對(duì)應(yīng)長(zhǎng)波通道的四個(gè)工作譜段。長(zhǎng)波焦面器件(11)為矩形面陣探測(cè)器或線陣探測(cè)器件。本發(fā)明說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。
權(quán)利要求
1.空間大視場(chǎng)超寬譜段多光譜成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于包括切換反射鏡(1)、主光學(xué)離軸三反系統(tǒng)、可見(jiàn)光近紅外/紅外譜段分色片O)、中短波/長(zhǎng)波譜段分色片(3)、折轉(zhuǎn)鏡G)、可見(jiàn)/近紅外焦面器件(5)、中短波無(wú)焦中繼光學(xué)系統(tǒng)(6)、中短波組合濾光片 (7)、中短波焦面器件(8)、長(zhǎng)波無(wú)焦中繼光學(xué)系統(tǒng)(9)、長(zhǎng)波組合濾光片(10)、長(zhǎng)波焦面器件(11)；成像目標(biāo)的輻射光束經(jīng)過(guò)切換反射鏡(1)進(jìn)入主光學(xué)離軸三反系統(tǒng)，主光學(xué)離軸三反系統(tǒng)的出射光線入射至可見(jiàn)光近紅外/紅外譜段分色片O)，其中可見(jiàn)近紅外光線經(jīng)可見(jiàn)光近紅外/紅外譜段分色片( 反射至可見(jiàn)/近紅外焦面器件( ，實(shí)現(xiàn)多光譜成像； 中短波光線和長(zhǎng)波光線由可見(jiàn)光近紅外/紅外譜段分色片( 透射至中短波/長(zhǎng)波譜段分色片(3)；中短波光線由中短波/長(zhǎng)波譜段分色片(3)反射至折轉(zhuǎn)鏡(4)并由折轉(zhuǎn)鏡(4) 反射至中短波無(wú)焦中繼光學(xué)系統(tǒng)(6)，經(jīng)中短波無(wú)焦中繼光學(xué)系統(tǒng)(6)匯聚至出瞳處的光線由中短波組合濾光片(7)實(shí)現(xiàn)光譜細(xì)分，成像至中短波焦面器件(8)；長(zhǎng)波光線由中短波 /長(zhǎng)波譜段分色片C3)透射至長(zhǎng)波無(wú)焦中繼光學(xué)系統(tǒng)(9)，經(jīng)長(zhǎng)波無(wú)焦中繼光學(xué)系統(tǒng)(9)匯聚至出瞳處的光線由長(zhǎng)波組合濾光片(10)實(shí)現(xiàn)光譜細(xì)分，成像至長(zhǎng)波焦面器件(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間大視場(chǎng)超寬譜段多光譜成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述的中短波無(wú)焦中繼光學(xué)系統(tǒng)(6)由七片透鏡組成，均采用無(wú)色紅外光學(xué)玻璃，從光線入射端到出射端依次放置第一彎月正透鏡、第一雙凸正透鏡、第一彎月負(fù)透鏡、第二雙凸正透鏡、雙凹負(fù)透鏡、第二彎月負(fù)透鏡和第三彎月負(fù)透鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的空間大視場(chǎng)超寬譜段多光譜成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于 所述的長(zhǎng)波無(wú)焦中繼光學(xué)系統(tǒng)(9)由六片透鏡組成，均采用無(wú)色紅外光學(xué)玻璃，從光線入射端到出射端依次放置第二彎月正透鏡、第四彎月負(fù)透鏡、第三彎月正透鏡、第四彎月正透鏡、第五彎月負(fù)透鏡、第五彎月正透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空間大視場(chǎng)超寬譜段多光譜成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述的主光學(xué)離軸三反系統(tǒng)的主鏡Ml和三鏡M3的面形均為凹非球面反射鏡，次鏡M2的面形為凸球面或非球面反射鏡，材料為碳化硅，微晶玻璃，或熔石英，反射面鍍鋁或銀材料的反射膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空間大視場(chǎng)超寬譜段多光譜成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述的可見(jiàn)近紅外/紅外譜段分色片( 和中短波/長(zhǎng)波譜段分色片( 均為楔板。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空間大視場(chǎng)超寬譜段多光譜成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述的中短波組合濾光片(7)和長(zhǎng)波組合濾光片(10)均由四片矩形薄平板拼接而成，在平板兩個(gè)面上鍍有增透膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空間大視場(chǎng)超寬譜段多光譜成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述的切換反射鏡(1)為平面反射鏡，材料為金屬鈹或碳化硅。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空間大視場(chǎng)超寬譜段多光譜成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述的折轉(zhuǎn)鏡(4)表面面形為平面，采用微晶材料或鋁基碳化硅。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空間大視場(chǎng)超寬譜段多光譜成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述的可見(jiàn)/近紅外焦面器件( 為五色TDICXD器件。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空間大視場(chǎng)超寬譜段多光譜成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述的中短波焦面器件(8)和長(zhǎng)波焦面器件(11)為矩形面陣探測(cè)器或線陣探測(cè)器件。
全文摘要
空間大視場(chǎng)超寬譜段多光譜成像光學(xué)系統(tǒng)，包括切換反射鏡、主光學(xué)離軸三反系統(tǒng)、中短波無(wú)焦中繼光學(xué)系統(tǒng)、長(zhǎng)波無(wú)焦中繼光學(xué)系統(tǒng)。成像目標(biāo)的輻射光束經(jīng)過(guò)切換反射鏡進(jìn)入，經(jīng)主光學(xué)離軸三反系統(tǒng)后由分色片分為可見(jiàn)多光譜、短波/中波、長(zhǎng)波紅外三個(gè)通道的光線，可見(jiàn)多光譜通道光線經(jīng)第一分色片反射后通過(guò)五色器件實(shí)現(xiàn)全色多光譜成像，短波/中波、長(zhǎng)波通道光線經(jīng)第二分色片透射/反射后分別通過(guò)各自無(wú)焦中繼光學(xué)系統(tǒng)，然后經(jīng)濾光片細(xì)分后會(huì)聚到焦面上成像。本發(fā)明具有大視場(chǎng)、大相對(duì)孔徑、寬譜段范圍、高細(xì)分程度、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)大范圍、全天時(shí)、高分辨率的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定檢測(cè)。
文檔編號(hào)G02B1/00GK102508361SQ201110337810
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者周峰, 唐紹凡, 安寧, 李妥妥, 李巖, 湯天瑾, 胡斌, 邱民樸, 黃穎 申請(qǐng)人:北京空間機(jī)電研究所