[发明专利]基于Schupmann校正结构的成像光学系统及其应用

说明书

一种基于Schupmann校正结构的成像光学系统及其应用，所述系统包括物镜和目镜，所述Schupmann校正结构包括衍射主镜和菲涅尔校正板，衍射主镜即为物镜，其采用复合光子筛，菲涅尔校正板采用复合菲涅尔校正板，光学系统沿入射光方向依次包括复合光子筛以及主要由再成像透镜组、复合菲涅尔校正板以及再聚焦透镜形成的目镜，再成像透镜组把复合光子筛上的入射光点成像到复合菲涅尔校正板上，再聚焦透镜把光学系统经复合菲涅尔校正板后所成的虚像输出到像面上。所述复合光子筛与目镜处于一个卫星或分处在两个卫星上。本发明有效克服了光子筛用于成像的色差问题，同时也解决了其光谱范围窄的问题，使系统在像面上得到无色差的彩色图像。

技术领域

本发明涉及一种光学系统，具体的说，涉及一种基于改进的Schupmann结构的复合型光子筛成像光学系统及其在卫星对地成像等领域的应用。

背景技术

目前卫星主要利用折/反射透镜组对地面进行成像。低轨光学卫星虽然可以实现米级空间分辨率的对地观测，但难以实现要求的全天候、全天时、全球覆盖的对地观测能力。并且若要进一步提高分辨率，传统的采用大口径玻璃片成像载荷的重量、加工、装调等技术瓶颈以及昂贵的成本都是不可回避的问题。高轨高分卫星对于提高对地观测系统的时间分辨率具有重要意义，但目前的技术水平尚无有效解决方案。光子筛作为成像元件可以达到超越衍射极限的效果，目前在X或软X射线成像上已有很多应用。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提出一种基于改进的Schupmann结构的复合型光子筛成像光学系统及其在卫星对地成像等领域应用，克服传统玻璃透镜用于卫星成像所带来的大载荷、难加工、难装调、高成本等问题，可以对连续波长入射光实现无色差成像。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种基于Schupmann校正结构的成像光学系统，包括物镜和目镜，所述Schupmann校正结构包括衍射主镜和菲涅尔校正板，所述衍射主镜即为所述物镜，其采用复合光子筛，所述菲涅尔校正板采用复合菲涅尔校正板，所述光学系统沿入射光方向依次包括复合光子筛以及主要由再成像透镜组、复合菲涅尔校正板以及再聚焦透镜形成的目镜，所述再成像透镜组把复合光子筛上的入射光点成像到复合菲涅尔校正板上，所述再聚焦透镜把光学系统经复合菲涅尔校正板后所成的虚像输出到像面上。

所述复合光子筛沿径向分为三个环形区域，由内到外分别用于蓝光、绿光、红光波段成像。

所述复合菲涅尔校正板沿径向分为三个环形区域，由内到外分别用于蓝光、绿光、红光波段对地成像的色散校正。

所述复合光子筛为薄膜型，所述再成像透镜为单透镜，所述复合菲涅尔校正板为复合菲涅尔波带片。

所述再成像透镜位于所述复合光子筛焦面处，所述复合菲涅尔波带片位于所述复合光子筛关于再成像透镜的像面处。

所述复合菲涅尔波带片和复合光子筛的F数比值为再成像透镜的放大倍数。

所述复合光子筛与复合菲涅尔波带片口径的比值为再成像透镜的放大倍数。

所述物镜和目镜的光学元件参数随所述再成像透镜放大率的不同而不同。

一种基于Schupmann校正结构的成像光学系统在高轨卫星对地观测中的应用，所述复合光子筛与目镜分处在两个卫星上。

一种基于Schupmann校正结构的成像光学系统在低轨卫星对地观测中的应用，所述复合光子筛与目镜在一个卫星上。