[发明专利]一种紧凑型大视场大口径高分辨率光谱成像系统

说明书

技术领域

本发明属于空间光学遥感器技术领域，涉及一种紧凑型大视场大口径高分辨率光谱成像系统。

背景技术

高光谱遥感技术是近年来光学遥感技术的一个新发展方向。高光谱遥感数据在国土资源、气象、环境减灾以及军事侦察等领域都有非常大的应用需求。目前国内用户单位很难购买到合适的高光谱数据，即使购买到，也是做过延时和技术处理的数据。因此，我国亟待研制自己的高光谱卫星相机，以满足军事和民用领域日益增长的高光谱数据的需求。作为卫星的有效载荷，高光谱相机需在达到大幅宽、高分辨率的同时实现小型化和轻量化。高光谱相机由主光学系统和光谱成像系统组成，其体积和质量主要由光机结构决定，因此光谱成像系统的选择直接关系到高光谱相机的体积和质量。而对于传统的在准直光束中使用光栅或棱镜的光谱成像系统来说，高光谱相机的幅宽越大，光谱成像系统的线视场就越大，系统的外形尺寸也就越大，光谱成像系统的色畸变和谱线弯曲也越来越大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种紧凑型大视场大口径高分辨率光谱成像系统，明显减小了高光谱相机的体积和重量，实现了大视场大口径高分辨率光谱成像系统的轻小型化设计，减小了光谱成像系统的色畸变和谱线弯曲。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种紧凑型大视场大口径高分辨率光谱成像系统，包括主镜、次镜和三镜，其中主镜与三镜共用同一片反射镜，反射镜与次镜同心，且次镜的焦距为反射镜焦距的一半，次镜位于反射镜的焦点处，且次镜为凸面光栅。

在上述紧凑型大视场大口径高分辨率光谱成像系统中，凸面光栅为laminar光栅。

在上述紧凑型大视场大口径高分辨率光谱成像系统中，线视场达到60mm，谱线弯曲和色畸变小于1％像元。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)本发明光谱成像系统使主镜、三镜利用同一片反射镜，反射镜、次镜同心，次镜焦距为反射镜焦距的一半，次镜位于反射镜1的焦点处，相比于传统的在准直光束中使用光栅或棱镜的光谱成像系统，可以有效的减小相机尺寸，从而减小高光谱相机的体积和重量，满足卫星对有效载荷小型化、轻量化的需求；

(2)本发明光谱成像系统由于主镜和三镜利用同一个反射镜，更有利于系统的光学装调，且整个光学系统的装调较为简易；

(3)本发明光谱成像系统中的分光元件采用laminar光栅，可以有效消除系统中的二级光谱。

大量实验表明本发明光谱成像系统线视场可达到60mm，谱线弯曲和色畸变小于1％像元。

附图说明：

图1为本发明光谱成像系统的结构示意图；

图2为本发明光谱成像系统的光路示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：

如图1所示为本发明光谱成像系统的结构示意图，由图可知成像系统包括主镜3、次镜2和三镜4，其中主镜3与三镜4共用同一片反射镜1，反射镜1与次镜2同心，且次镜2的焦距为反射镜1焦距的一半，次镜2位于反射镜1的焦点处，从而实现大视场大口径高分辨率光谱成像系统的轻小型化，光谱成像系统中次镜2为凸面光栅，选用laminar光栅，能够消除二级衍射图像。

如图2所示为本发明光谱成像系统的光路示意图，本发明光谱成像系统的原理如下：光从物面5出射，经主镜3反射至次镜2上，再经次镜2反射色散成不同波长的光束，最后经三镜4反射成像在像面6上。

本发明光谱成像系统线视场可达到60mm，谱线弯曲和色畸变小于1％像元。本发明可以明显减小高光谱相机的体积和重量，满足卫星对有效载荷小型化、轻量化的需求；另外本发明的光学系统的装调较为简易；此外本发明可以有效的消除系统中的二级光谱。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知技术。