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基于Féry棱鏡的一體化機(jī)載大視場(chǎng)高光譜成像系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于Féry棱鏡的一體化機(jī)載大視場(chǎng)高光譜成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：一前置鏡、第一Offner中繼成像系統(tǒng)與第二Offner中繼成像系統(tǒng)；其中，所述前置鏡像面處設(shè)有用于平均分配左右視場(chǎng)的狹縫；所述第一與第二Offner中繼成像系統(tǒng)分設(shè)在所述前置鏡兩側(cè)，均包括：第一與第二反射鏡、第一與第二Féry棱鏡、次鏡與像面；所述前置鏡像面處的狹縫將光線平均分為左半視場(chǎng)和右半視場(chǎng)；分別對(duì)應(yīng)的進(jìn)入第一Offner中繼成像系統(tǒng)與第二Offner中繼成像系統(tǒng)；入射光線依次經(jīng)過(guò)第一Féry棱鏡、第一反射鏡、次鏡、第二反射鏡及第二Féry棱鏡達(dá)到像面。通過(guò)采用本發(fā)明公開的系統(tǒng)，減小體積和重量，同時(shí)增大了系統(tǒng)的刈幅寬度。
【專利說(shuō)明】基于F6ry棱鏡的一體化機(jī)載大視場(chǎng)高光譜成像系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光譜成像【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及基于F6ry棱鏡的一體化機(jī)載大視場(chǎng)高光譜成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]Fery棱鏡(即曲面棱鏡，是將傳統(tǒng)平面棱鏡的工作平面加工為球面)提出于20世紀(jì)初期，90年代開始應(yīng)用于光譜成像【技術(shù)領(lǐng)域】。F6ry棱鏡是把傳統(tǒng)棱鏡的兩個(gè)平面加工為球面，能夠獲得“純凈的光譜”，并通過(guò)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(zhǔn)直鏡和成像鏡的使用，降低譜帶彎曲和譜線彎曲。
[0003]現(xiàn)有的Offner中繼成像系統(tǒng)由三片球面反射鏡組成，主鏡、次鏡、三鏡，光線入射主鏡后經(jīng)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(gè)系統(tǒng)是一種對(duì)稱的結(jié)構(gòu)。
[0004]視場(chǎng)影響機(jī)載光譜成像系統(tǒng)的遙感作業(yè)效率。光譜成像系統(tǒng)前置鏡的視場(chǎng)受光學(xué)設(shè)計(jì)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(tái)獨(dú)立光譜成像系統(tǒng)的視場(chǎng)拼接。這種拼接方案造成全系統(tǒng)的體積過(guò)大，不能滿足光譜成像系統(tǒng)小型化、輕量化的發(fā)展需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種基于F6ry棱鏡的一體化機(jī)載大視場(chǎng)高光譜成像系統(tǒng)，減小體積和重量，同時(shí)增大了系統(tǒng)的刈幅寬度。
[0006]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種基于F6ry棱鏡的一體化機(jī)載大視場(chǎng)高光譜成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:一前置鏡、第一 Offner中繼成像系統(tǒng)與第二 Offner中繼成像系統(tǒng)；
[0008]其中，所述前置鏡像面處設(shè)有用于平均分配左右視場(chǎng)的狹縫；
[0009]所述第一與第二 OfTner中繼成像系統(tǒng)分設(shè)在所述前置鏡兩側(cè)，均包括:第一與第二反射鏡、第一與第二 F6ry棱鏡、次鏡與像面；
[0010]所述前置鏡像面處的狹縫將光線平均分為左半視場(chǎng)和右半視場(chǎng)；分別對(duì)應(yīng)的進(jìn)入第一 Offner中繼成像系統(tǒng)與第二 Offner中繼成像系統(tǒng)；入射光線依次經(jīng)過(guò)第一 F6ry棱鏡、第一反射鏡、次鏡、第二反射鏡及第二 F6ry棱鏡達(dá)到像面。
[0011]進(jìn)一步的，所述前置鏡像面處的狹縫長(zhǎng)度為49.86mm。
[0012]進(jìn)一步的，所述前置鏡視場(chǎng)角為28°，狹縫將光線平均分為左半視場(chǎng)和右半視場(chǎng)；
[0013]其中，所述左半視場(chǎng)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(tǒng)中的第一反射鏡中；
[0014]所述右半視場(chǎng)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(tǒng)中的第二反射鏡中。[0015]進(jìn)一步的，所述前置鏡為像方遠(yuǎn)心光路，其像方數(shù)值孔徑為0.12 ；
[0016]所述第一與第二 Offner中繼成像系統(tǒng)為物方遠(yuǎn)心光路，其物方數(shù)值孔徑NA為
0.12。
[0017]由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，利用單個(gè)前置鏡和兩個(gè)光譜成像儀的視場(chǎng)內(nèi)拼接，采用透射式系統(tǒng)作為前置鏡和基于Offner中繼系統(tǒng)的F6ry棱鏡結(jié)構(gòu)作為光譜成像系統(tǒng)，與目前常用的視場(chǎng)外拼接相比，該結(jié)構(gòu)緊湊、輕量化、簡(jiǎn)單化，并且可增大了系統(tǒng)的刈幅寬度。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0019]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種基于F6ry棱鏡的一體化機(jī)載大視場(chǎng)高光譜成像系統(tǒng)的示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明實(shí)施例一提供的F6ry棱鏡會(huì)聚光路原理的示意圖。
[0021]圖3為本發(fā)明實(shí)施例一提供的單個(gè)前置鏡和兩個(gè)相同的Offner中繼成像系統(tǒng)進(jìn)行視場(chǎng)內(nèi)拼接的示意圖
[0022]圖4a為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種視場(chǎng)分割的側(cè)視圖；
[0023]圖4b為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種視場(chǎng)分割的正視圖；
[0024]圖5a為本發(fā)明實(shí)施例一提供的左半視場(chǎng)450nm各視場(chǎng)的MTF曲線的示意圖；
[0025]圖5b為本發(fā)明實(shí)施例一提供的左半視場(chǎng)700nm各視場(chǎng)的MTF曲線的示意圖；
[0026]圖5c為本發(fā)明實(shí)施例一提供的左半視場(chǎng)IOOOnm各視場(chǎng)的MTF曲線的示意圖；
[0027]圖5d為本發(fā)明實(shí)施例一提供的右半視場(chǎng)450nm各視場(chǎng)的MTF曲線的示意圖；
[0028]圖5e為本發(fā)明實(shí)施例一提供的右半視場(chǎng)700nm各視場(chǎng)的MTF曲線的示意圖；
[0029]圖5f為本發(fā)明實(shí)施例一提供的右半視場(chǎng)IOOOnm各視場(chǎng)的MTF曲線的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0031]實(shí)施例一
[0032]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種基于F6ry棱鏡的一體化機(jī)載大視場(chǎng)高光譜成像系統(tǒng)的示意圖。如圖1所示，該系統(tǒng)包括:一前置鏡、第一 Offner中繼成像系統(tǒng)與第二Offner中繼成像系統(tǒng)；
[0033]其中，所述前置鏡像面處設(shè)有用于平均分配左右視場(chǎng)的狹縫；
[0034]所述第一與第二 OfTner中繼成像系統(tǒng)分設(shè)在所述前置鏡兩側(cè)，均包括:第一與第二反射鏡、第一與第二 F6ry棱鏡、次鏡與像面；[0035]所述前置鏡像面處的狹縫將光線平均分為左半視場(chǎng)和右半視場(chǎng)；分別對(duì)應(yīng)的進(jìn)入第一 Offner中繼成像系統(tǒng)與第二 Offner中繼成像系統(tǒng)；入射光線依次經(jīng)過(guò)第一 F6ry棱鏡、第一反射鏡、次鏡、第二反射鏡及第二 F6ry棱鏡達(dá)到像面。
[0036]進(jìn)一步的，所述前置鏡像面處的狹縫長(zhǎng)度為49.86mm。
[0037]進(jìn)一步的，所述前置鏡視場(chǎng)角為28°，狹縫將光線平均分為左半視場(chǎng)和右半視場(chǎng)；
[0038]其中，所述左半視場(chǎng)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(tǒng)中的第一反射鏡中；
[0039]所述右半視場(chǎng)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(tǒng)中的第二反射鏡中。
[0040]進(jìn)一步的，所述前置鏡為像方遠(yuǎn)心光路，其像方數(shù)值孔徑為0.12 ；
[0041]所述第一與第二 Offner中繼成像系統(tǒng)為物方遠(yuǎn)心光路，其物方數(shù)值孔徑NA為
0.12。
[0042]圖1中，各個(gè)附圖標(biāo)記解釋如下:1為前置物鏡，2為第一 Offner中繼成像系統(tǒng)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(tǒng)的反射鏡(先接收到入射光線的為第一反射鏡)，4為第一 Offner中繼成像系統(tǒng)的次鏡，5為第二 Offner中繼成像系統(tǒng)的次鏡，6為第二 Offner中繼成像系統(tǒng)的第二 F6ry棱鏡，7為第二 Offner中繼成像系統(tǒng)的第一 F6ry棱鏡,8為第一 Offner中繼成像系統(tǒng)的第一 F6ry棱鏡,9為第一Offner中繼成像系統(tǒng)的第二 F6ry棱鏡。
[0043]所述第一 F6ry棱鏡的參數(shù)如表1所示:
[0044]
【權(quán)利要求】
1.一種基于F6ry棱鏡的一體化機(jī)載大視場(chǎng)高光譜成像系統(tǒng),其特征在于，該系統(tǒng)包括:一前置鏡、第一 Offner中繼成像系統(tǒng)與第二 Offner中繼成像系統(tǒng)； 其中，所述前置鏡像面處設(shè)有用于平均分配左右視場(chǎng)的狹縫； 所述第一與第二 OfTner中繼成像系統(tǒng)分設(shè)在所述前置鏡兩側(cè)，均包括:第一與第二反射鏡、第一與第二 F6ry棱鏡、次鏡與像面； 所述前置鏡像面處的狹縫將光線平均分為左半視場(chǎng)和右半視場(chǎng)；分別對(duì)應(yīng)的進(jìn)入第一Offner中繼成像系統(tǒng)與第二 Offner中繼成像系統(tǒng)；入射光線依次經(jīng)過(guò)第一 F6ry棱鏡、第一反射鏡、次鏡、第二反射鏡及第二 F6ry棱鏡達(dá)到像面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高光譜成像系統(tǒng)，其特征在于，所述前置鏡像面處的狹縫長(zhǎng)度為 49.86mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高光譜成像系統(tǒng)，其特征在于， 所述前置鏡視場(chǎng)角為28°，狹縫將光線平均分為左半視場(chǎng)和右半視場(chǎng)； 其中，所述左半視場(chǎng)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(tǒng)中的第一反射鏡中； 所述右半視場(chǎng)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(tǒng)中的第二反射鏡中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高光譜成像系統(tǒng)，其特征在于， 所述前置鏡為像方遠(yuǎn)心光路，其像方數(shù)值孔徑為0.12 ； 所述第一與第二 Offner中繼成像系統(tǒng)為物方遠(yuǎn)心光路，其物方數(shù)值孔徑NA為0.12。
【文檔編號(hào)】G01N21/31GK103940743SQ201410158817
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月18日
【發(fā)明者】周錦松, 董偉, 相里斌, 張金剛, 聶云峰, 黃旻, 馮蕾 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電研究院