基于復合Féry棱鏡的一體化機載大視場高光譜成像系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于復合Féry棱鏡的一體化機載大視場高光譜成像系統，該系統包括：一前置鏡、第一Offner中繼成像系統與第二Offner中繼成像系統；其中，所述前置鏡像面處設有用于平均分配左右視場的狹縫；所述第一與第二Offner中繼成像系統分設在所述前置鏡兩側，均包括：第一與第二反射鏡、復合Féry棱鏡與像面；所述前置鏡像面處的狹縫將光線平均分為左半視場和右半視場；分別對應的進入第一Offner中繼成像系統與第二Offner中繼成像系統；入射光線依次經過第一反射鏡、復合Féry棱鏡、第二反射鏡達到像面。通過采用本發明公開的系統，減小體積和重量，同時增大了系統的刈幅寬度。
【專利說明】 基于復合F6ry棱鏡的一體化機載大視場高光譜成像系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及光譜成像【技術領域】，尤其涉及基于復合F6ry棱鏡的一體化機載大視場高光譜成像系統。
【背景技術】
[0002]Fery棱鏡(即曲面棱鏡，是將傳統平面棱鏡的工作平面加工為球面)提出于20世紀初期，90年代開始應用于光譜成像【技術領域】。F6ry棱鏡是把傳統棱鏡的兩個平面加工為球面，能夠獲得“純凈的光譜”，并通過理論研究表明F6ry棱鏡光譜成像儀可以直接放置在非平行光路中，從而避免準直鏡和成像鏡的使用，降低譜帶彎曲和譜線彎曲。
[0003]現有的Offner中繼成像系統由三片球面反射鏡組成，主鏡、次鏡、三鏡，光線入射主鏡后經主鏡反射到次鏡，再由次鏡反射給三鏡，最后成像于像面處，整個系統是一種對稱的結構。
[0004]視場影響機載光譜成像系統的遙感作業效率。光譜成像系統前置鏡的視場受光學設計方面的限制，獲得大的刈幅寬度目前采用較多的方法是多臺獨立光譜成像系統的視場拼接。這種拼接方案造成全系統的體積過大，不能滿足光譜成像系統小型化、輕量化的發展需求。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種基于復合F6ry棱鏡的一體化機載大視場高光譜成像系統，減小體積和重量，同時增大了系統的刈幅寬度。
[0006]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:
[0007]—種基于復合F6ry棱鏡的一體化機載大視場高光譜成像系統,該系統包括:一前置鏡、第一 Offner中繼成像系統與第二 Offner中繼成像系統；
[0008]其中，所述前置鏡像面處設有用于平均分配左右視場的狹縫；
[0009]所述第一與第二 OfTner中繼成像系統分設在所述前置鏡兩側，均包括:第一與第二反射鏡、復合F6ry棱鏡與像面；
[0010]所述前置鏡像面處的狹縫將光線平均分為左半視場和右半視場；分別對應的進入第一Offner中繼成像系統與第二Offner中繼成像系統；入射光線依次經過第一反射鏡、復合F6ry棱鏡、第二反射鏡達到像面。
[0011]進一步的，所述前置鏡像面處的狹縫長度為49.86mm。
[0012]進一步的，所述前置鏡視場角為28°，狹縫將光線平均分為左半視場和右半視場；
[0013]其中，所述左半視場在離軸方向上離軸0.5°，其刈幅方向-0.117°?14°入射到第一 Offner中繼成像系統中的第一反射鏡中；
[0014]所述右半視場在離軸方向上離軸-0.5°，其刈幅方向0.117°?-14°入射到第二 Offner中繼成像系統中的第二反射鏡中。[0015]進一步的，所述前置鏡為像方遠心光路，其像方數值孔徑為0.12 ；
[0016]所述第一與第二 Offner中繼成像系統為物方遠心光路，其物方數值孔徑NA為
0.12。
[0017]由上述本發明提供的技術方案可以看出，利用單個前置鏡和兩個光譜成像儀的視場內拼接，采用透射式系統作為前置鏡和基于Offner次鏡的改正型F6ry棱鏡中繼系統作為光譜成像儀，與目前常用的視場外拼接相比，該結構緊湊、輕量化、簡單化，并且可增大了系統的刈幅寬度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。
[0019]圖1為本發明實施例一提供的一種基于復合F6ry棱鏡的一體化機載大視場高光譜成像系統的示意圖；
[0020]圖2為本發明實施例一提供的復合F6ry棱鏡會聚光路原理的示意圖。
[0021]圖3為本發明實施例一提供的單個前置鏡和兩個相同的Offner中繼成像系統進行視場內拼接的示意圖
[0022]圖4a為本發明實施例一提供的一種視場分割的側視圖；
[0023]圖4b為本發明實施例一提供的一種視場分割的正視圖；
[0024]圖5a為本發明實施例一提供的左半視場450nm各視場的MTF曲線的示意圖；
[0025]圖5b為本發明實施例一提供的左半視場700nm各視場的MTF曲線的示意圖；
[0026]圖5c為本發明實施例一提供的左半視場IOOOnm各視場的MTF曲線的示意圖；
[0027]圖5d為本發明實施例一提供的右半視場450nm各視場的MTF曲線的示意圖；
[0028]圖5e為本發明實施例一提供的右半視場700nm各視場的MTF曲線的示意圖；
[0029]圖5f為本發明實施例一提供的右半視場IOOOnm各視場的MTF曲線的示意圖；
[0030]圖6a為本發明實施例一提供的譜線彎曲分析的示意圖；
[0031]圖6b為本發明實施例一提供的譜帶彎曲分析的示意圖。
【具體實施方式】
[0032]下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明的保護范圍。
[0033]實施例一
[0034]圖1為本發明實施例一提供的一種基于復合F6ry棱鏡的一體化機載大視場高光譜成像系統的示意圖。如圖1所示，該系統包括:一前置鏡、第一 Offner中繼成像系統與第
二Offner中繼成像系統；
[0035]其中，所述前置鏡像面處設有用于平均分配左右視場的狹縫；[0036]所述第一與第二 Offner中繼成像系統分設在所述前置鏡兩側，均包括:第一與第二反射鏡、復合F6ry棱鏡與像面；
[0037]所述前置鏡像面處的狹縫將光線平均分為左半視場和右半視場；分別對應的進入第一Offner中繼成像系統與第二Offner中繼成像系統；入射光線依次經過第一反射鏡、復合F6ry棱鏡、第二反射鏡達到像面。
[0038]進一步的，所述前置鏡像面處的狹縫長度為49.86mm。
[0039]進一步的，所述前置鏡視場角為28°，狹縫將光線平均分為左半視場和右半視場；
[0040]其中，所述左半視場在離軸方向上離軸0.5°，其刈幅方向-0.117°~14°入射到第一 Offner中繼成像系統中的第一反射鏡中；
[0041]所述右半視場在離軸方向上離軸-0.5°，其刈幅方向0.117°~-14°入射到第二 Offner中繼成像系統中的第二反射鏡中。
[0042]進一步的，所述前置鏡為像方遠心光路，其像方數值孔徑為0.12 ；
[0043]所述第一與第二 Offner中繼成像系統為物方遠心光路，其物方數值孔徑NA為
0.12。
[0044]圖1中，各個附圖標記解釋如下:1為前置物鏡，2為第一 Offner中繼成像系統的反射鏡(先接收到入射光線的為第一反射鏡)，3為第二 OfTner中繼成像系統的反射鏡(先接收到入射光線的為第一反射鏡)，4為第一 OfTner中繼成像系統的復合F6ry棱鏡，5為第
二Offner中繼成像系統的復合F6ry棱鏡，6為第二 Offner中繼成像系統的像面，7為第一Offner中繼成像系統的像面。
[0045]所述復合F6ry棱鏡的參數如表1所示:
[0046]
【權利要求】
1.一種基于復合F6ry棱鏡的一體化機載大視場高光譜成像系統,其特征在于，該系統包括:一前置鏡、第一 Offner中繼成像系統與第二 Offner中繼成像系統； 其中，所述前置鏡像面處設有用于平均分配左右視場的狹縫； 所述第一與第二 OfTner中繼成像系統分設在所述前置鏡兩側，均包括:第一與第二反射鏡、復合F6ry棱鏡與像面； 所述前置鏡像面處的狹縫將光線平均分為左半視場和右半視場；分別對應的進入第一Offner中繼成像系統與第二 Offner中繼成像系統；入射光線依次經過第一反射鏡、復合Fery棱鏡、第二反射鏡達到像面。
2.根據權利要求1所述的高光譜成像系統，其特征在于，所述前置鏡像面處的狹縫長度為 49.86mm。
3.根據權利要求1所述的高光譜成像系統，其特征在于， 所述前置鏡視場角為28°，狹縫將光線平均分為左半視場和右半視場； 其中，所述左半視場在離軸方向上離軸0.5°，其刈幅方向-0.117°?14°入射到第一Offner中繼成像系統中的第一反射鏡中； 所述右半視場在離軸方向上離軸-0.5°，其刈幅方向0.117°?-14°入射到第二Offner中繼成像系統中的第二反射鏡中。
4.根據權利要求1所述的高光譜成像系統，其特征在于， 所述前置鏡為像方遠心光路，其像方數值孔徑為0.12 ； 所述第一與第二 Offner中繼成像系統為物方遠心光路，其物方數值孔徑NA為0.12。
【文檔編號】G01N21/01GK103940742SQ201410158368
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月18日 優先權日:2014年4月18日
【發明者】周錦松, 董偉, 相里斌, 張金剛, 聶云峰, 黃旻, 馮蕾 申請人:中國科學院光電研究院