[发明专利]空间大视场压缩光束多通道成像光学系统

说明书

技术领域

本发明属于空间光学遥感器技术领域，涉及一种应用于空间大视场、超宽谱段、多通道成像的可见光/红外光学成像系统。

背景技术

随着遥感技术的发展，多光谱成像遥感数据在资源评价、环境监测、灾害预警与灾后评估、城市规划、目标分类识别等方面得到了广泛应用，具有极大的社会效益与经济效益。光学遥感器需要同时获取可见光、近红外、中波和长波信息，可以通过多台相机分别对各谱段成像，也可以通过单台相机通过多通道实现。

典型的多光谱卫星主要有美国的Iandsat系列、中分辨率成像光谱仪MODIS、多光谱红外成像仪MTI和印度的IRS系列民用遥感器，国内的多光谱卫星主要有CMODIS、资源系列、环境系列、海洋系列和风云系列卫星。

美国的Iandset系列卫星光学系统和印度IRS系列卫星光学系统谱段覆盖为可见/近红外和短波红外谱段，无法获取中长波和长波谱段光谱信息。MODIS光学系统由穿越轨迹扫描的扫描镜和折反射系统实现，谱段范围覆盖可见光到长波红外谱段，但扫描镜部件整机稳定性及可靠性降低、无法实现高的光谱分辨率；MTI光学系统采用离轴三反结构型式，采用滤光片配合高集成度焦平面技术实现多光谱成像，但该光学系统难以实现大视场成像，受限于焦面集成化技术水平，工程化困难。

国内的多光谱卫星多采用红外成像仪与可见光相机相结合的方式实现多光谱成像，采用多台相机实现宽谱段信息的获取将会使得空间相机的体积和重量都很庞大，而且增加了卫星的发射成本，降低了整星的可靠度。目前国内只有CMODIS卫星光学系统采用了单一光学系统实现多光谱成像，但其系统离轴两反的结构型式决定了无法实现大视场。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种适合空间遥感器进行大视场、超宽谱段、多通道情况下成像的光学系统。

本发明的技术解决方案是：空间大视场压缩光束多通道成像光学系统，包括离轴三反压缩光束无焦望远系统、第二折转镜、见光近红外及红外谱段分色片、中波及长波谱段分色片、可见及近红外中继透镜组、可见及近红外焦面器件、中波红外中继透镜组、中波焦面器件、长波红外中继透镜组、长波焦面器件，所述的离轴三反压缩光束无焦望远系统包括主镜、次镜、第一折转镜和三镜；成像目标的辐射光束首先入射至主镜上，而后依次经次镜、第一折转镜和三镜后入射至第二折转镜上，第二折转镜将入射光线折转后反射至可见光近红外及红外谱段分色片，其中可见光束和近红外光束透过可见光近红外及红外谱段分色片入射至可见及近红外中继透镜组，可见及近红外中继透镜组的出射光线在可见及近红外焦面器件处成像；红外光线经可见光近红外及红外谱段分色片再次折转后入射至中波及长波谱段分色片，红外长波光线透过中波及长波谱段分色片入射至长波红外中继透镜组，长波红外中继透镜组的出射光线在长波焦面器件处成像；中波红外光线经中波及长波谱段分色片再次折转后入射至中波红外中继透镜组，中波红外中继透镜组的出射光线在中波焦面器件处成像。

所述的可见及近红外中继透镜组包括按照光线经过顺序依次设置的第一胶合负透镜、第一双凸正透镜、第二胶合负透镜、第二双凸正透镜、第一弯月负透镜。

所述的第一胶合负透镜、第一双凸正透镜、第二胶合负透镜、第二双凸正透镜和第一弯月负透镜均为无色光学玻璃，透镜面形均为球面。

所述的中波红外中继透镜组包括按照光线经过顺序依次设置的第一弯月正透镜、第一弯月负透镜、第二弯月正透镜、第二弯月负透镜、第三弯月正透镜、第三弯月负透镜。

所述的第一弯月正透镜、第一弯月负透镜、第二弯月正透镜、第二弯月负透镜、第三弯月正透镜和第三弯月负透镜均为无色红外光学玻璃，三个弯月负透镜的面形为非球面，三个弯月正透镜的面形为球面。

所述的长波红外中继透镜组包括按照光线经过顺序依次设置的第一弯月正透镜、第二弯月正透镜、第一弯月负透镜、第三弯月正透镜、第二弯月负透镜。

所述的第一弯月正透镜、第二弯月正透镜、第一弯月负透镜、第三弯月正透镜和第二弯月负透镜均为无色红外光学玻璃，第二弯月正透镜、第三弯月正透镜和第二弯月负透镜的面形均为非球面，第一弯月正透镜和第一弯月负透镜的面形均为球面。

所述的空间大视场压缩光束多通道成像光学系统的焦距f＝M×f3，近红外中继透镜组、中波红外中继透镜组和长波红外中继透镜组的焦距均为f3，M＝f1/f2，f1为由主镜和次镜构成的无焦望远系统的前组物镜焦距，f2为由三镜构成的无焦望远系统的后组物镜的焦距。

所述的主镜和三镜的面形为凹非球面反射镜，次镜的面形为凸球面反射镜或非球面反射镜。