[发明专利]快照式成像光谱仪消色差消畸变中继成像系统

权利要求书

1.快照式成像光谱仪消色差消畸变中继成像系统，所述系统由物方至像方依次排列为阶梯微反射镜(1)、轻型分束器(2)、轻型补偿板(3)、第一透镜(4)、第二透镜(5)、第三透镜(6)、第四透镜(7)、探测器窗片(8)、探测器冷阑(9)和像面(10)；其特征是：该成像系统的工作波段为3－5μm；所述第一透镜(4)、第二透镜(5)、第三透镜(6)、第四透镜(7)和镜筒组成中继成像镜头；

所述第一透镜(4)为正光焦度弯月形透镜、第二透镜(5)为折衍混合透镜，第一个面为非球衍射面、第三透镜(6)为负光焦度弯月形透镜、第四透镜(7)为正光焦度弯月形透镜；

所述第一透镜(4)的厚度为6.7mm，其前表面为球面，曲率半径为157；后表面为球面，曲率半径为－3799.99；所述第二透镜(5)的厚度为5.38mm，其前表面为球面，曲率半径为－43.316；后表面为非球衍射二元面，曲率半径为-67.882，非球面系数为四阶非球面系数为1.48×10^-8，六阶非球面系数为9.013×10^-11，八阶非球面系数为3.151×10^-13，衍射系数为A₁＝－43.75，A₂＝－8.38；所述第三透镜(6)的厚度为8.14mm，其前表面为球面，曲率半径为－145.79；后表面为球面，曲率半径为－86.744；所述第四透镜(7)的厚度为4.772，其前表面为球面，曲率半径为32.7；后表面为球面，曲率半径为44.12；

所述轻型分束器(2)、轻型补偿板(3)材料为硅，且均为平板式结构；

所述阶梯微反射镜的高阶梯为20μm，低阶梯为0.625μm，阶梯数目为32，阶梯总高度为0.64mm，阶梯镜镀金属反射膜，所述成像系统的景深要求满足总阶梯高度；

制冷型红外探测器的冷光阑口径为5.1mm，像元数量为320×256，像元尺寸为30μm，冷光阑距离探测器阵面19.8mm，探测器的F^#为4。

2.根据权利要求1所述的快照式成像光谱仪消色差消畸变中继成像系统，其特征在于：所述镜筒材料为铝，镜筒包括镜筒外壁(11)以及分别用于固定第一透镜(4)、第二透镜(5)、第三透镜(6)和第四透镜(7)的第一垫圈(12)、第二垫圈(13)、隔圈(14)和第三垫圈(15)，镜筒内壁进行黑化表面处理。

3.根据权利要求2所述的快照式成像光谱仪消色差消畸变中继成像系统，其特征在于：

所述第一垫圈(12)位于第一透镜(4)前，与第一透镜(4)紧密接触；第二垫圈(13)位于第二透镜(5)前，与第二透镜(5)紧密接触；隔圈(14)位于第三透镜(6)与第四透镜(7)之间，隔圈(14)前端与第三透镜(6)紧密接触，隔圈(14)后端与第四透镜(7)紧密接触；第三垫圈(15)位于隔圈(14)与第四透镜(7)后，与隔圈(14)以及第四透镜(7)紧密接触。

4.根据权利要求1所述的快照式成像光谱仪消色差消畸变中继成像系统，其特征在于：第一透镜(4)材料为硅，第二透镜(5)材料为单晶锗，第三透镜(6)材料为硅，第四透镜(7)材料为硅。

5.根据权利要求1所述的快照式成像光谱仪消色差消畸变中继成像系统，其特征在于：所述中继成像系统满足下述关系式：

式中，为中继成像系统的总光焦度，为第i个透镜的光焦度，h_i为第一近轴光线在第i个透镜上的入射高度，Δf_b,t为光学元件色散引起的离焦，ω_i为第i个透镜的色散因子。