一种共口径多通道宽谱段大视场成像光学系统技术方案

一种共口径多通道宽谱段大视场成像光学系统属于空间光学遥感技术领域，该系统包括：反射光学镜组、半反半透分光镜、分光棱镜、平行平板镜组、紫外透镜组、可见光透镜组、中波红外透镜组和长波红外透镜组；光信号照射到反射光学镜组，经由主反射光学镜组反射后进入半反半透分光镜，一部分光信号由分光棱镜分光，分别进入紫外透镜组和可见光透镜组，被紫外波段探测器和可见光波段探测器接收；另一部分由设置成一定楔角的平行平板镜组分光，分别进入中波红外透镜组和长波红外透镜组，被中波红外探测器和长波红外探测器接收。本发明专利技术利于整体结构的布局，可在后端进行各个支路的调整更改成二次成像形式结构，这对杂光的抑制具有非常重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
一种共口径多通道宽谱段大视场成像光学系统
本专利技术属于空间光学遥感
，具体涉及一种共口径多通道宽谱段大视场成像光学系统。
技术介绍
随着航天技术的迅猛发展，多光谱成像遥感技术在资源监测、应急救灾、军事侦察等方面都有极为重要的应用，为了同时获得紫外、可见光、中波红外、长波红外等谱段信息，更好更多的获得对地观测信息，大视场、多光谱成像空间光学遥感器的发展显得尤为重要。对于多光谱观测成像这一技术问题，国内外均做出了不同程度的研究，例如美国的Landsat系列地球观测卫星系统可获得可见光、近红外、短波红外的光谱信息，却未覆盖中波红外、长波红外以及紫外谱段，观测谱段不够全面。而国内的多光谱卫星大多采用的是多相机对不同谱段成像来实现多光谱的观测，但是这样在增加整星重量以及成本的同时还会降低整星的可靠性。为了降低发射成本以及提高可靠性，我国CMODIS卫星采用了单相机多通道的形式来实现多光谱观测，但是由于其光学系统形式的限制，无法实现大视场观测。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种共口径多通道宽谱段大视场成像光学系统，满足各种平台对目标成像要求，提供了一种角分辨率高、视场大、覆盖波段宽，可实现对目标紫外、可见光、中波红外、长波红外的共口径多通道宽谱段大视场成像光学系统。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案如下：一种共口径多通道宽谱段大视场成像光学系统，该系统包括：反射光学镜组、半反半透分光镜、分光棱镜、平行平板镜组、紫外透镜组、可见光透镜组、中波红外透镜组和长波红外透镜组；光信号照射到反射光学镜组，经由所述主反射光学镜组反射后进入所述半反半透分光镜，所述半反半透分光镜将光信号分成两部分；一部分光信号由所述分光棱镜分光，分别进入所述紫外透镜组和可见光透镜组，最终被紫外波段探测器和可见光波段探测器接收；另一部分由设置成一定楔角的平行平板镜组分光，分别进入所述中波红外透镜组和长波红外透镜组，最终被中波红外探测器和长波红外探测器接收。优选的，所述反射光学镜组包括：主镜和次镜；所述主镜为环形结构，所述主镜和次镜同轴设置，且间距为433mm。优选的，所述平行平板镜组由两块相互平行放置的平板镜组成。优选的，所述光学系统的长度小于760mm。优选的，所述紫外透镜组与可见光透镜组焦距为5000mm；中波红外光学透镜组的焦距为800mm；长波红外光学透镜组焦距为600mm。优选的，所述紫外透镜组与可见光透镜组为对称式结构。本专利技术的有益效果是：本专利技术主次镜间距433mm，全光学系统长度小于760mm，该光学结构非常利于整体结构的布局，可根据工程应用在后端进行各个支路的调整更改成二次成像形式结构，这对杂光的抑制具有非常重要的意义。二维扫描镜实现了80°×80°大视场的扫描，后支路分光的设计实现了对紫外、可见光、中波红外以及长波红外的多通道宽谱段观测。各系统的传递函数均达到衍射极限，紫外、可见光和中波红外在探测器截止频率处传递函数平均在0.5以上，长波红外受限于衍射极限传递函数平均值在0.25以上。附图说明图1本专利技术一种共口径多通道宽谱段大视场成像光学系统结构示意图。图2紫外波段传递函数曲线(0.25μm～0.4μm)。图3可见光波段传递函数(0.4μm～1.0μm)。图4中波红外波段传递函数(3μm～5μm)。图5长波红外传递函数(8μm～12μm)。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细说明。如图1所示，一种共口径多通道宽谱段大视场成像光学系统，该系统包括：反射光学镜组、半反半透分光镜、分光棱镜、平行平板镜组、紫外透镜组(0.25μm～0.4μm)、可见光透镜组(0.4μm～1.0μm)、中波红外透镜组(3μm～5μm)和长波红外透镜组(8μm～12μm)；光信号照射到反射光学镜组，其中反射光学镜组包括：环形的主镜和反射镜；光信号由主镜的表面1将光信号反射到次镜的反射面2，再由次镜的反射面2反射，穿过环形主镜的形成的光阑后进入所述半反半透分光镜，所述半反半透分光镜将光信号分成两部分，进入到不同的通道中以满足不同焦距；一部分光信号由所述分光棱镜分光，分别进入所述紫外透镜组和可见光透镜组，最终被紫外波段探测器和可见光波段探测器接收；紫外透镜组和可见光透射组为对称形式，很难对平行平板分光产生的非对称像差(多为像散)进行校正，因此，紫外透镜组和可见光透射组采用棱镜进行分光。本实施例中，紫外透镜组(0.25μm～0.4μm)包括：透镜1、透镜2、透镜3、透镜4和透镜5；可见光透镜组(0.4μm～1.0μm)包括：透镜6、透镜7、透镜8、透镜9和透镜10。另一部分光信号为避免引入鬼像，由设置成一定楔角的平行平板镜组分光，分别进入所述中波红外透镜组和长波红外透镜组，最终被中波红外探测器和长波红外探测器接收，其中中波红外透镜组的出瞳需要与制冷型红外探测器的冷光阑进行匹配，因此必须通过二次成像进行再聚焦，所述平行平板镜组由两块相互平行放置的平板镜组成。中波红外透镜组(3μm～5μm)包括：透镜11、透镜12和透镜13。长波红外透镜组(8μm～12μm)包括：透镜14、透镜15、透镜16和透镜17。光学系统具体设计参数指标如下(1)焦距：(dθ为轨道高度，a为探测器像元大小)紫外透镜组与可见光透镜组焦距为5000mm；中波红外光学透镜组的焦距为800mm；长波红外光学透镜组焦距为600mm；(2)对角线方向所允许的最大视场：(H-表示水平方向像元数；V-表示垂直方向像元数；)设计时选择各光学支路中的最小视场，即0.996°，设计时留0.004°边缘余量，确定为1°。(3)光学通光口径为400mm下表为一种共口径多通道宽谱段大视场成像光学系统中每个元件的具体参数。图2-5表示各通道在奈奎斯特频率处均到达衍射极限。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种共口径多通道宽谱段大视场成像光学系统，其特征在于，该系统包括：反射光学镜组、半反半透分光镜、分光棱镜、平行平板镜组、紫外透镜组、可见光透镜组、中波红外透镜组和长波红外透镜组；光信号照射到反射光学镜组，经由所述主反射光学镜组反射后进入所述半反半透分光镜，所述半反半透分光镜将光信号分成两部分；一部分光信号由所述分光棱镜分光，分别进入所述紫外透镜组和可见光透镜组，最终被紫外波段探测器和可见光波段探测器接收；另一部分由设置成一定楔角的平行平板镜组分光，分别进入所述中波红外透镜组和长波红外透镜组，最终被中波红外探测器和长波红外探测器接收。/n

【技术特征摘要】
1.一种共口径多通道宽谱段大视场成像光学系统，其特征在于，该系统包括：反射光学镜组、半反半透分光镜、分光棱镜、平行平板镜组、紫外透镜组、可见光透镜组、中波红外透镜组和长波红外透镜组；光信号照射到反射光学镜组，经由所述主反射光学镜组反射后进入所述半反半透分光镜，所述半反半透分光镜将光信号分成两部分；一部分光信号由所述分光棱镜分光，分别进入所述紫外透镜组和可见光透镜组，最终被紫外波段探测器和可见光波段探测器接收；另一部分由设置成一定楔角的平行平板镜组分光，分别进入所述中波红外透镜组和长波红外透镜组，最终被中波红外探测器和长波红外探测器接收。


2.根据权利要求1所述的一种共口径多通道宽谱段大视场成像光学系统，其特征在于，所述反射光学镜组包括：主镜和次镜；所述主镜为环形结构，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宗轩，徐伟，刘瑞婧，杨秀彬，李云峰，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22