[发明专利]一种光学仪器及其轻巧型焦面扫描机构

说明书

本发明公开一种光学仪器的轻巧型焦面扫描机构，包括前置物镜、能量接收系统、入射狭缝、准直镜、反射镜和汇聚镜；入射狭缝同时位于前置物镜的像面上以及准直镜的像面处；反射镜用于将准直镜的出射光线反射并垂直入射到汇聚镜上；汇聚镜的像面处于能量接收系统的感光面上；入射狭缝和准直镜均可沿垂直于准直镜的视轴方向同步平移，反射镜可沿平行于汇聚镜的视轴方向运动，且准直镜的位移量与反射镜的位移量满足：L₂＝L₁×sin2θ。本发明只需驱动入射狭缝、准直镜和反射镜三者重量体积较轻较小的部件，即可实现对待测目标的完整扫描成像，提高了成像扫描精度，降低了光学仪器的体积、重量和复杂度。本发明还公开一种光学仪器，其有益效果如上所述。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，特别涉及一种光学仪器的轻巧型焦面扫描机构。本发明还涉及一种包括上述轻巧型焦面扫描机构的光学仪器。

背景技术

扫描技术是光学成像、光谱成像、扫描仪等领域的核心技术，扫描方式的实现形式直接决定着仪器的功能、性能、成本、重量、体积及适应性和应用范围。

在光学成像领域，推扫式成像(push-broom)作为一种先进的扫描成像方式，可以大幅增加仪器的探测范围、有效提高仪器的空间信噪比。对于空载、星载仪器，推扫成像需要借助平台的运动，实现对地物目标的推扫成像，对平台的运动速度和平稳性提出了较高的要求；对于地面仪器，推扫成像一般需要借助高精度的转台或大尺寸、高精度的扫描反射镜实现对目标的推扫成像，转台或扫描镜的精度、重量、体积等因素严重影响仪器的适用范围。

在光谱成像领域，不管是干涉型光谱成像仪，还是色散型光谱成像仪，均只能对狭缝进行空间一维和光谱维的分光测量，而需要通过推扫的扫描方式实现另一维的空间测量，需要与光学成像类似的高稳定性飞行平台或高精度的扫描转台。

在扫描仪领域，平板式扫描(flatbed scanner)和滚筒式扫描(drum scanner)是常用的两种扫描方式，都是通过扫描头与目标相对运动，实现对目标的扫描测量、成像，大行程、高精度的扫描机构是此类仪器的瓶颈技术之一。

轻小型、内置式扫描成像仪的显著特点是无需稳定的飞行平台或高精度的扫描转台，通过内置的轻巧型扫描机构实现对目标的扫描测量。在现有技术中，轻小型、内置式扫描成像仪实现了扫描光学仪器的内置式扫描，但缺点是需要前置物镜与能量接收系统之间有相对运动，而仪器主体结构的运动式设计将大大降低仪器的结构刚度，也对驱动机构提出了较高的要求；并且，前置物镜和能量接收系统的重量和体积往往较大，无论驱动前置物镜运动还是驱动能量接收系统运动均比较耗能、麻烦，对驱动平台的要求与外置式扫描无异，在重量、体积以及复杂性方面不具有优势，而且驱动大体积大重量的物体往往造成驱动机构及整体重量和体积的增加，驱动困难直接造成扫描精度低等问题。

因此，如何解决常规成像方式在成像时需要驱动前置物镜或能量接收系统大质量大体积部件从而与目标形成相对运动的缺点，提高成像扫描精度，降低体积、重量和复杂度，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种光学仪器的轻巧型焦面扫描机构，在扫描成像时无需要驱动前置物镜或能量接收系统等大质量大体积部件与待测目标形成相对运动，同时提高成像扫描精度，降低光学仪器的体积、重量和复杂度。本发明还提供一种包括上述轻巧型焦面扫描机构的光学仪器。

为解决上述技术问题，本发明提供一种光学仪器的轻巧型焦面扫描机构，包括用于对待测目标进行成像的前置物镜和用于成像输出的能量接收系统，还包括入射狭缝、准直镜、反射镜和汇聚镜；

所述入射狭缝同时位于所述前置物镜和准直镜的像面上；

所述反射镜用于将所述准直镜的出射光线反射并垂直入射到所述汇聚镜上；

所述汇聚镜的像面处于所述能量接收系统的感光面上；