[发明专利]一种超大视场推扫式机载高光谱成像系统及其成像方法

说明书

本发明公开了一种超大视场推扫式机载高光谱成像系统及其成像方法。该系统采用级联式光学成像结构，由初级同心球透镜、次级中继转像微透镜组和三级同心分光成像透镜组构成，初级和三级系统分别位于孔径光栏两侧；初级同心球透镜采用四片式同心不对称结构，次级中继转像微透镜组采用改进的匹兹伐结构，三级同心分光成像透镜组采用同心全反射结构；初级、次级系统可独立地消除自身大部分几何像差，再经整体联合优化，可进一步平衡残余像差；三级系统集成于一块光学玻璃基底上，提高了系统的稳定性，适合于批量生产。本发明提供的光谱成像系统克服了视场与狭缝长度相互制约问题，实现了超大视场分光成像，且系统集光本领强、稳定性高、成像性能优。

技术领域

本发明涉及一种用于精细光谱分析的光学系统及其成像方法，特别涉及一种采用级联式光学成像结构的、易于加工的、大视场的、推扫式机载高光谱成像系统其成像方法。

背景技术

成像光谱的概念是美国喷气推进实验室（JPL）首先提出的。它是遥感器技术发展过程中的一次革命性的飞跃，将当代光谱遥感技术带到了最前沿。高光谱成像是指光谱分辨率达到纳米数量级的成像光谱技术，是始于20世纪80年代初的新型遥感技术，可同时获取目标物的光谱信息和两维空间信息，具有图谱合一的优点，它能够定性和定量地探测目标几何结构及其物化特性，具有特殊的识别能力，是遥感技术发展史上的一次革命性飞跃，且已经成为当代空间对地观测的主要技术手段和遥感领域的研究热点，特别是在军事应用上，该技术能用来识别伪装、检测化武、潜艇及水下危险物体探测等；也可用于环境、生态、作物、灭害、地质、资源、大气等的分析、分类、预报评估等。

为了满足未来定量化国土资源调查、战场环境实时监测、精准农业评估等领域不断提高的应用需求，实现更加精确和快速的遥感探测，获得具有高可靠性与高时效性的光谱图像数据，要求高光谱成像系统不仅具有高的空间分辨率和光谱分辨率、还要同时具有高的时间分辨率。空间分辨率、时间分辨率、光谱分辨率，是衡量高光谱成像系统的重要性能指标，而空间分辨率和时间分辨率随着光学系统视场增大分别下降和提高、是一对相互制约的问题，目前采用的单镜头分光的面阵推扫式高光谱成像系统总视场较小，一般不大于40°，成像范围小，重复成像周期长，时间分辨率低，这意味着遥感作业效率低、成本高。因此，研制成像性能优、稳定性高、光谱分辨率高、易实现、成本低、视场大的高光谱成像系统是十分迫切和具有广泛的应用前景的。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种结构紧凑、成像性能优、稳定性高、光谱分辨率高、成本低、视场大的高光谱成像系统其成像方法。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是提供一种超大视场推扫式机载高光谱成像系统，它为级联式光学成像结构，沿光线入射方向，依次为初级同心球透镜系统、次级中继转像微透镜组、三级同心分光成像透镜组及探测器焦平面，初级同心球透镜系统和三级同心分光成像透镜组分别位于孔径光栏的两侧，所述的高光谱成像系统满足像方远心成像；