基于Féry棱镜的一体化机载大视场高光谱成像系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于Féry棱镜的一体化机载大视场高光谱成像系统，该系统包括：一前置镜、第一Offner中继成像系统与第二Offner中继成像系统；其中，所述前置镜像面处设有用于平均分配左右视场的狭缝；所述第一与第二Offner中继成像系统分设在所述前置镜两侧，均包括：第一与第二反射镜、第一与第二Féry棱镜、次镜与像面；所述前置镜像面处的狭缝将光线平均分为左半视场和右半视场；分别对应的进入第一Offner中继成像系统与第二Offner中继成像系统；入射光线依次经过第一Féry棱镜、第一反射镜、次镜、第二反射镜及第二Féry棱镜达到像面。通过采用本发明公开的系统，减小体积和重量，同时增大了系统的刈幅宽度。
【专利说明】基于F6ry棱镜的一体化机载大视场高光谱成像系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及光谱成像【技术领域】，尤其涉及基于F6ry棱镜的一体化机载大视场高光谱成像系统。
【背景技术】
[0002]Fery棱镜(即曲面棱镜，是将传统平面棱镜的工作平面加工为球面)提出于20世纪初期，90年代开始应用于光谱成像【技术领域】。F6ry棱镜是把传统棱镜的两个平面加工为球面，能够获得“纯净的光谱”，并通过理论研究表明F6ry棱镜光谱成像仪可以直接放置在非平行光路中，从而避免准直镜和成像镜的使用，降低谱带弯曲和谱线弯曲。
[0003]现有的Offner中继成像系统由三片球面反射镜组成，主镜、次镜、三镜，光线入射主镜后经主镜反射到次镜，再由次镜反射给三镜，最后成像于像面处，整个系统是一种对称的结构。
[0004]视场影响机载光谱成像系统的遥感作业效率。光谱成像系统前置镜的视场受光学设计方面的限制，获得大的刈幅宽度目前采用较多的方法是多台独立光谱成像系统的视场拼接。这种拼接方案造成全系统的体积过大，不能满足光谱成像系统小型化、轻量化的发展需求。

【发明内容】

[0005]本发明的目的是提供一种基于F6ry棱镜的一体化机载大视场高光谱成像系统，减小体积和重量，同时增大了系统的刈幅宽度。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0007]—种基于F6ry棱镜的一体化机载大视场高光谱成像系统，该系统包括:一前置镜、第一 Offner中继成像系统与第二 Offner中继成像系统；
[0008]其中，所述前置镜像面处设有用于平均分配左右视场的狭缝；
[0009]所述第一与第二 OfTner中继成像系统分设在所述前置镜两侧，均包括:第一与第二反射镜、第一与第二 F6ry棱镜、次镜与像面；
[0010]所述前置镜像面处的狭缝将光线平均分为左半视场和右半视场；分别对应的进入第一 Offner中继成像系统与第二 Offner中继成像系统；入射光线依次经过第一 F6ry棱镜、第一反射镜、次镜、第二反射镜及第二 F6ry棱镜达到像面。
[0011]进一步的，所述前置镜像面处的狭缝长度为49.86mm。
[0012]进一步的，所述前置镜视场角为28°，狭缝将光线平均分为左半视场和右半视场；
[0013]其中，所述左半视场在离轴方向上离轴0.5°，其刈幅方向-0.117°?14°入射到第一 Offner中继成像系统中的第一反射镜中；
[0014]所述右半视场在离轴方向上离轴-0.5°，其刈幅方向0.117°?-14°入射到第二 Offner中继成像系统中的第二反射镜中。[0015]进一步的，所述前置镜为像方远心光路，其像方数值孔径为0.12 ；
[0016]所述第一与第二 Offner中继成像系统为物方远心光路，其物方数值孔径NA为
0.12。
[0017]由上述本发明提供的技术方案可以看出，利用单个前置镜和两个光谱成像仪的视场内拼接，采用透射式系统作为前置镜和基于Offner中继系统的F6ry棱镜结构作为光谱成像系统，与目前常用的视场外拼接相比，该结构紧凑、轻量化、简单化，并且可增大了系统的刈幅宽度。
【专利附图】

【附图说明】
[0018]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0019]图1为本发明实施例一提供的一种基于F6ry棱镜的一体化机载大视场高光谱成像系统的示意图；
[0020]图2为本发明实施例一提供的F6ry棱镜会聚光路原理的示意图。
[0021]图3为本发明实施例一提供的单个前置镜和两个相同的Offner中继成像系统进行视场内拼接的示意图
[0022]图4a为本发明实施例一提供的一种视场分割的侧视图；
[0023]图4b为本发明实施例一提供的一种视场分割的正视图；
[0024]图5a为本发明实施例一提供的左半视场450nm各视场的MTF曲线的示意图；
[0025]图5b为本发明实施例一提供的左半视场700nm各视场的MTF曲线的示意图；
[0026]图5c为本发明实施例一提供的左半视场IOOOnm各视场的MTF曲线的示意图；
[0027]图5d为本发明实施例一提供的右半视场450nm各视场的MTF曲线的示意图；
[0028]图5e为本发明实施例一提供的右半视场700nm各视场的MTF曲线的示意图；
[0029]图5f为本发明实施例一提供的右半视场IOOOnm各视场的MTF曲线的示意图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0031]实施例一
[0032]图1为本发明实施例一提供的一种基于F6ry棱镜的一体化机载大视场高光谱成像系统的示意图。如图1所示，该系统包括:一前置镜、第一 Offner中继成像系统与第二Offner中继成像系统；
[0033]其中，所述前置镜像面处设有用于平均分配左右视场的狭缝；
[0034]所述第一与第二 OfTner中继成像系统分设在所述前置镜两侧，均包括:第一与第二反射镜、第一与第二 F6ry棱镜、次镜与像面；[0035]所述前置镜像面处的狭缝将光线平均分为左半视场和右半视场；分别对应的进入第一 Offner中继成像系统与第二 Offner中继成像系统；入射光线依次经过第一 F6ry棱镜、第一反射镜、次镜、第二反射镜及第二 F6ry棱镜达到像面。
[0036]进一步的，所述前置镜像面处的狭缝长度为49.86mm。
[0037]进一步的，所述前置镜视场角为28°，狭缝将光线平均分为左半视场和右半视场；
[0038]其中，所述左半视场在离轴方向上离轴0.5°，其刈幅方向-0.117°~14°入射到第一 Offner中继成像系统中的第一反射镜中；
[0039]所述右半视场在离轴方向上离轴-0.5°，其刈幅方向0.117°~-14°入射到第
二Offner中继成像系统中的第二反射镜中。
[0040]进一步的，所述前置镜为像方远心光路，其像方数值孔径为0.12 ；
[0041]所述第一与第二 Offner中继成像系统为物方远心光路，其物方数值孔径NA为
0.12。
[0042]图1中，各个附图标记解释如下:1为前置物镜，2为第一 Offner中继成像系统的反射镜(先接收到入射光线的为第一反射镜)，3为第二 OfTner中继成像系统的反射镜(先接收到入射光线的为第一反射镜)，4为第一 Offner中继成像系统的次镜，5为第二 Offner中继成像系统的次镜，6为第二 Offner中继成像系统的第二 F6ry棱镜，7为第二 Offner中继成像系统的第一 F6ry棱镜,8为第一 Offner中继成像系统的第一 F6ry棱镜,9为第一Offner中继成像系统的第二 F6ry棱镜。
[0043]所述第一 F6ry棱镜的参数如表1所示:
[0044]
【权利要求】
1.一种基于F6ry棱镜的一体化机载大视场高光谱成像系统,其特征在于，该系统包括:一前置镜、第一 Offner中继成像系统与第二 Offner中继成像系统； 其中，所述前置镜像面处设有用于平均分配左右视场的狭缝； 所述第一与第二 OfTner中继成像系统分设在所述前置镜两侧，均包括:第一与第二反射镜、第一与第二 F6ry棱镜、次镜与像面； 所述前置镜像面处的狭缝将光线平均分为左半视场和右半视场；分别对应的进入第一Offner中继成像系统与第二 Offner中继成像系统；入射光线依次经过第一 F6ry棱镜、第一反射镜、次镜、第二反射镜及第二 F6ry棱镜达到像面。
2.根据权利要求1所述的高光谱成像系统，其特征在于，所述前置镜像面处的狭缝长度为 49.86mm。
3.根据权利要求1所述的高光谱成像系统，其特征在于， 所述前置镜视场角为28°，狭缝将光线平均分为左半视场和右半视场； 其中，所述左半视场在离轴方向上离轴0.5°，其刈幅方向-0.117°?14°入射到第一Offner中继成像系统中的第一反射镜中； 所述右半视场在离轴方向上离轴-0.5°，其刈幅方向0.117°?-14°入射到第二Offner中继成像系统中的第二反射镜中。
4.根据权利要求1所述的高光谱成像系统，其特征在于， 所述前置镜为像方远心光路，其像方数值孔径为0.12 ； 所述第一与第二 Offner中继成像系统为物方远心光路，其物方数值孔径NA为0.12。
【文档编号】G01N21/31GK103940743SQ201410158817
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月18日 优先权日:2014年4月18日
【发明者】周锦松, 董伟, 相里斌, 张金刚, 聂云峰, 黄旻, 冯蕾 申请人:中国科学院光电研究院