[实用新型]一种基于曲面棱镜的offner高光谱成像系统

说明书

本实用新型提供一种基于曲面棱镜的offner高光谱成像系统，解决现有此类非共轴光学系统存在加工精度要求高、装调空间紧凑、相位调整难度大的问题。该成像系统包括基板、编码组件、光学单元、探测器组件和第一精测镜组件；光学单元包括多个曲面棱镜，各曲面棱镜均采用方形曲面棱镜，曲面棱镜通过柔性支撑装置安装在基板上；在柔性装置上设置第二精测镜组件用于装调过程中监测光学单元中各组件的空间角度；第一精测镜组件安装于基板上，用于该offner高光谱成像系统与其他系统集成装配时，监测整机的空间角度。各光学元件均采用模块化设计，并通过柔性支撑装置保证各光学元件在复杂力热环境下具有较高的面型精度和位置精度。

技术领域

本实用新型涉及光学遥感仪器领域，具体涉及一种基于曲面棱镜的offner 高光谱成像系统。

背景技术

色散型高光谱成像仪是一种可对目标成像且可同时获取目标光谱特性的光学遥感器，由于其光谱分辨率高、波段连续性强、图谱和一的特点，被广泛应用于军事、航空航天遥感、农业、生物医学等领域。

传统色散型成像光谱仪的色散元件必须放置于准直光路中，因此系统包含准直物镜，而准直物镜导致该系统的结构比较复杂、体积和重量较大。棱镜型光谱仪的成像原理为不同波长的光线通过光楔时，由于折射率不同使得出射光线发生不同偏折，从而达到光谱色散。相对于传统光谱仪所用器件，曲面棱镜具有自准直和成像两种功能，可放置在发散光路中，省去了传统色散光谱仪的准直物镜，因此能够简化系统，降低系统的体积和质量。

基于曲面棱镜的offner高光谱成像仪符合小型化趋势，在星载和机载高光谱载荷上得到了广泛应用。例如，2008年韩国研制的对地观测卫星STSAT3以及2012年德国研制Enmap卫星均搭载了采用offner光学系统的成像光谱仪。此外，基于曲面棱镜的offner高光谱成像仪还有效解决了宽谱段成像探测问题，该系统通过选取合适的曲面棱镜前表面曲率来消除系统像差，提高了成像质量。

现有基于曲面棱镜的offner成像系统中，单个曲面棱镜采用镜筒、斜隔圈和压圈的传统固定方式，先将单个曲面棱镜模块化设计，再将各个曲面棱镜安装在箱体中。这种设计往往需要对曲面棱镜的光学玻璃进行圆柱定位端面加工，而且斜隔圈的加工难度较大，加工精度要求较高。同时，该系统采用箱体结构，安装空间紧凑，装调空间受限，导致装调困难，且圆形曲面棱镜的相位问题难以实现高精度调整。此外，曲面棱镜装入镜框后还需要对其进行相位调整，其调整过程繁琐，在复杂力热环境下难以保证高精度的相位，从而导致高光谱系统成像质量下降，甚至难以成像。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决现有基于曲面棱镜的offner高光谱光学系统存在加工精度要求高、装调空间紧凑、相位调整难度大的问题，提供一种基于曲面棱镜的offner高光谱成像系统，该系统先将各光学元件模块化设计，再安装于基板上，从而降低了各光学零部件和结构零部件的装调难度；同时，各光学组件上设置有柔性支撑装置保证各光学元件在复杂力热环境下具有较高的面型精度和位置精度；此外，该系统还在各光学元件上设置有精测镜组件和激光靶标安装孔以辅助成像系统的装调。

为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案来实现：