[发明专利]新型高光谱光学TDI相机成像系统

说明书

新型高光谱光学TDI相机成像系统属于空间光学遥感技术领域，首次实现了微纳卫星高光谱成像装置地面幅宽达到150km、地面像元分辨率达到10m，可以满足对大幅宽、高地面像元分辨率高光谱数据的迫切需求。该系统包括：折射式匹兹瓦光学系统、滤光片和焦平面探测器；所述折射式匹兹瓦光学系统采用像方远心的光路形式对400‑1000nm谱段、谱段数为256的光谱进行光学成像，所述滤光片对400‑1000nm谱段的光谱分光，其紧挨着所述焦平面探测器，所述滤光片和焦平面探测器位于所述光学系统焦平面处，形成光谱分辨率为10nm的图像。本发明特别适合作用于小卫星较大视场，高光谱相机的光学系统，有利于高光谱卫星实现大幅宽，高分辨率成像。应用领域包括空间侦查，地质勘探等领域。

技术领域

本发明属于空间光学遥感技术领域，具体涉及一种新型高光谱光学TDI 相机成像系统。

背景技术

高光谱遥感技术是在成像光谱学基础上发展而来的一种光学遥感技术，可实现空间信息、光谱信息和辐射信息的综合观测，提升了遥感观测的信息维度，极大地促进了遥感技术的发展。近年来，随着微纳卫星技术的发展，高光谱遥感正展现出与微纳卫星技术结合的趋势。高光谱微纳卫星具有重量轻、成本低、研制周期短、功能密度高等特点，可以获得高时效性和低成本的高光谱数据。因此，无论在商用上还是军事上，高光谱微纳卫星都有良好的应用前景。

目前的高光谱相机多采用色散分光和干涉分光，这两种相机的分光系统体积重量较大，压缩了前置望远镜的焦距和口径，不利于高光谱微纳卫星地面分辨率的提高。现应用于空间相机的光学系统形式有折射式、反射式和折反射式三种类型。因高光谱成像系统指为把某一宽波段的光分割成数个小区间，某个小区间单独成像，即为把能量分成数等分。成像系统达到像面能量与系统相对孔径成正相关。当相对孔径较大时，反射式与折反式系统体积较大，难以符合微纳卫星的应用需求。目前，微纳卫星上高光谱成像装置到达的最高空间分辨率仅为20m，难以满足高光谱遥感的实际应用需求，高光谱数据难以得到有效的应用。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种新型高光谱光学 TDI相机成像系统，首次实现了微纳卫星高光谱成像装置地面幅宽达到 150km、地面像元分辨率达到10m，可以满足对大幅宽、高地面像元分辨率高光谱数据的迫切需求。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

新型高光谱光学TDI相机成像系统，该系统包括：折射式匹兹瓦光学系统、滤光片和焦平面探测器；所述折射式匹兹瓦光学系统采用像方远心的光路形式对400-1000nm谱段、谱段数为256的光谱进行光学成像，所述滤光片对400-1000nm谱段的光谱分光，其紧挨着所述焦平面探测器，所述滤光片和焦平面探测器位于所述光学系统焦平面处，形成光谱分辨率为10nm的图像。

优选的，所述折射式匹兹瓦光学系统采用11片圆透镜。其中前8片透镜矫正像差，后3片透镜实现像方远心，避免谱段漂移。

优选的，所述滤光片为渐变光谱滤光片。

优选的，所述渐变光谱滤光片在特征波长处，透过率均优于35％。

优选的，所述焦平面探测器为低功耗TDICMOS探测器。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种高光谱光学成像系统，光学成像系统体积与焦距相当，适用于微纳卫星平台，首次实现高光谱地面分辨率达到10m。光学系统采用像方远心光路，保证了成像质量的同时，有效抑制了光谱漂移。并采用渐变滤光片实现了256谱段成像，使用TDI技术保持了其成像信噪比。本发明为微纳卫星高光谱成像装置设计，可以实现 400nm-1000nm光谱，256谱段成像，地面幅宽达到150km，地面分辨率达到 10m量级的同时，实现了光谱分辨率为10nm.特别适合作用于小卫星较大视场，高光谱相机的光学系统，有利于高光谱卫星实现大幅宽，高分辨率成像。应用领域包括空间侦查，地质勘探等领域。

附图说明