[实用新型]一种基于球面反射镜的离轴折反式中长波红外系统

说明书

本实用新型提供一种基于球面反射镜的离轴折反式中长波红外系统，其特征在于：沿光线传播方向依次包括一个球面反射镜、多个带有光阑的成像补偿透镜组；每个带有光阑的成像补偿透镜组构成一个单独的成像通道；整个系统为离轴系统，为保证成像补偿透镜组不与入射光线相互遮挡，球面反射镜相对于入射光轴有一个固定偏心量，为了配合反射光线，补偿透镜组倾斜使得入射主光线垂直于补偿透镜组；多个成像补偿透镜组呈扇形分布在同心球反射镜的出光处，且不与入射光在同一个平面上；所述多个成像补偿透镜组包括多个短焦补偿镜、多个中焦补偿镜和多个长焦补偿镜，所述多个成像补偿透镜组组对于不同的视场采用不同焦距的补偿镜组校正像差，以保证恒定地元高分辨率。

技术领域

本实用新型涉及光学成像领域，具体涉及一种基于球面反射镜的离轴折反式中长波红外系统。主要用于星载大范围中等分辨率气象观测，也可用于城市安全监控、国土普查、防灾减灾等领域。

背景技术

卫星海洋遥感对观测与研究全球海洋环境和海洋资源具有重要作用，其特点是快速、连续、大范围和能同时观测多个参数。全球已发射了多颗探测海洋的气象卫星，主遥感器包含可见光多光谱扫描辐射计，特点是灵敏度和信噪比高，扫描视场宽，成像畸变小。当前的卫星载荷均采用固定焦距相机加扫描机构或者固定焦距多相机阵列的方案实现大视场成像，导致星下点与边缘视场的分辨率差距过大，影响气象探测的结果。实现全视场等地元分辨率，降低星下点与边缘视场的分辨率差距对于气象探测具有重要意义。

Orbview-2卫星上搭载的宽视场海洋遥感器SeaWiFS，采用摆扫方式扫描±58.3°，实现了2800km的超大幅宽，星下点分辨率为1.13km。EOS Terra卫星上搭载的中分辨率成像光谱仪MODIS，采用摆扫方式扫描±55°，实现2330km的扫描幅宽，星下点分辨率在不同的谱段分别为250m，500m和1000m。极轨运行环境卫星系统NPOESS搭载的可见光红外成像辐射仪VIIRS，采用摆扫方式扫描±55.8°，实现了3000km的超大幅宽，星下点分辨率为390m。Envisat-1卫星上搭载的MERIS，采用5个固定焦距相机组成的相机阵列实现对68.5°视场内推扫成像，实现1150km幅宽成像，星下点分辨率为250m。Sentinel-3卫星上搭载的OLCI，采用5个固定焦距相机组成的相机阵列实现对68.4°视场内推扫成像，实现1150km幅宽成像，星下点分辨率为300m。我国第一代极轨气象卫星系列FY-1搭载了多通道可见光和红外扫描辐射度计(MVISR)，其扫描角度为±55.4°，星下点分辨率达1.1km，边缘视场分辨率约为4km，成像幅宽约为2800km。在第二代极轨气象卫星系列FY-3上搭载了中分辨率光谱成像仪(MERSI)，其扫描角度为±55.4°，星下点分辨率达0.1km，边缘视场分辨率约为2.4km，成像幅宽约为2800km。海洋一号(HY-1)卫星搭载的十波段水色扫描仪采用摆扫方式扫描±35.2°，星下点分辨率为1100m。可以看出，当前气象卫星的载荷采用推扫与摆扫的技术方案都是基于固定焦距像距结合扫描机制实现大视场、低畸变成像。由于采用固定焦距相机，大视场造成星下点与边缘视场的对地成像张角和成像距离差距很大，导致星下点与边缘视场的分辨率差距过大。以EOS Terra卫星上搭载的中分辨率成像光谱仪MODIS为例，星下点分辨率为500m时，边缘视场的分辨率约为2700m。