本發(fā)明屬于空間光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于視場(chǎng)分光光學(xué)系統(tǒng)的雙模式空間遙感相機(jī)。

背景技術(shù)：
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在空間對(duì)地遙感領(lǐng)域，視頻成像可以提供連續(xù)變化的圖像，能夠直接觀測(cè)快速變化的目標(biāo)，推掃成像可使每一探測(cè)器獲得較長(zhǎng)的積分時(shí)間，提高成像信噪比，同時(shí)不受探測(cè)器尺寸限制，可通過(guò)探測(cè)器拼接實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)成像。兩種成像模式多獨(dú)立存在于不同的衛(wèi)星載荷上，將二者集成在同一光學(xué)系統(tǒng)中、采用視場(chǎng)分光方式同時(shí)實(shí)現(xiàn)具有重要意義。

目前，典型的雙通道光學(xué)系統(tǒng)是高明等人公布的發(fā)明專(zhuān)利：雙波段共口徑共光路共變焦成像光學(xué)系統(tǒng)(CN201310248836.9)，其公開(kāi)的是一種可見(jiàn)光與紅外雙波段共口徑光學(xué)系統(tǒng)，采用分光棱鏡進(jìn)行分光，分光棱鏡的透射和反射光路上分別設(shè)置有可見(jiàn)光后組和紅外光后組。該發(fā)明專(zhuān)利的技術(shù)方案提高了雙波段光學(xué)系統(tǒng)的反應(yīng)速度，滿(mǎn)足了探測(cè)過(guò)程中的實(shí)時(shí)性要求、降低了系統(tǒng)整體的復(fù)雜程度。

目前，在空間遙感相機(jī)上，當(dāng)衛(wèi)星對(duì)實(shí)現(xiàn)光學(xué)遙感衛(wèi)星高分辨視頻與高分辨推掃兩種成像模式均有需求時(shí)，視頻相機(jī)和推掃相機(jī)總尺寸巨大，不適合于微小衛(wèi)星搭載。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的在于提供一種可搭載在微小衛(wèi)星上、具有視頻與推掃成像兩種模式的基于視場(chǎng)分光光學(xué)系統(tǒng)的雙模式空間遙感相機(jī)。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案具體如下：

一種基于視場(chǎng)分光光學(xué)系統(tǒng)的雙模式空間遙感相機(jī)，包括：

主反射鏡；

次反射鏡，設(shè)置在主反射鏡反射光路上；

透鏡組，設(shè)置在次反射鏡反射光路上；

折軸鏡，設(shè)置在透鏡組之后；

視頻光路探測(cè)器，設(shè)置在折軸鏡反射光路上的視頻焦平面上；以及

推掃光路探測(cè)器，設(shè)置在折軸鏡后的推掃焦平面上；

所述折軸鏡可進(jìn)行視場(chǎng)分光，將成像光線分為視頻光路和推掃光路兩路；其中，視頻光路被折軸鏡反射，聚焦在設(shè)置的視頻焦平面上進(jìn)行視頻成像；推掃光路從折軸鏡下方直接穿過(guò)，聚焦在推掃焦平面上進(jìn)行推掃多光譜成像。

在上述技術(shù)方案中，視頻光路探測(cè)器為面陣CMOS。

在上述技術(shù)方案中，推掃光路探測(cè)器為線陣傳感器。

在上述技術(shù)方案中，折軸鏡放置在光軸的一側(cè)，透鏡組與推掃焦平面之間。

在上述技術(shù)方案中，通過(guò)調(diào)節(jié)所述折軸鏡可對(duì)其反射光路進(jìn)行調(diào)焦。

在上述技術(shù)方案中，主反射鏡和次反射鏡分別為二次非球面透鏡；透鏡組為四片球面透鏡；折軸鏡為平面反射鏡。

本發(fā)明具有以下的有益效果：

1、在同一光學(xué)系統(tǒng)中利用視場(chǎng)分光的方式同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩種成像模式。

2、整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊，利用折軸鏡在焦面前進(jìn)行視場(chǎng)分光，使兩種成像模式均可獲得高分辨圖像，總體積是相同功能載荷的一半。

3、折軸鏡設(shè)置在焦面前、光軸之上，通過(guò)合理分配兩焦面探測(cè)器的排布可以對(duì)兩光路能量均不產(chǎn)生影響。

附圖說(shuō)明：

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)調(diào)制傳遞函數(shù)曲線圖。

圖3是本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)調(diào)制傳遞函數(shù)曲線圖。

圖4是本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)畸變曲線圖。

圖5是焦平面探測(cè)器排布圖。

其中附圖標(biāo)記為：

1—主反射鏡，2—次反射鏡，3—透鏡組，4—折軸鏡，5—視頻焦平面，6—推掃焦平面。

具體實(shí)施方式：

本發(fā)明的發(fā)明思想為：在一種具有較大視場(chǎng)、寬譜段、低畸變光學(xué)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，采用折軸鏡進(jìn)行視場(chǎng)分光，實(shí)現(xiàn)兩種模式成像，使相機(jī)體積、質(zhì)量受限的情況下仍同時(shí)滿(mǎn)足光學(xué)遙感衛(wèi)星高分辨視頻與高分辨推掃成像的需求。

本發(fā)明使用折軸鏡進(jìn)行視場(chǎng)分光，將成像光線分為視頻和推掃兩路，一部分光線被折軸鏡反射聚焦在面陣CMOS上進(jìn)行視頻成像，一部分光線從折軸鏡下方直接穿過(guò)聚焦在線陣探測(cè)器(TDI CMOS)上進(jìn)行推掃多光譜成像。

該相機(jī)相比于普通的成像系統(tǒng)，本發(fā)明采用共口徑視場(chǎng)分光的方式在一套光學(xué)系統(tǒng)中同時(shí)滿(mǎn)足了視頻成像和推掃多光譜成像的需求，系統(tǒng)整體尺寸更小。光學(xué)系統(tǒng)中折軸鏡放置在光軸的上方，通過(guò)合理放置探測(cè)器能夠使折軸鏡對(duì)推掃光路不產(chǎn)生漸暈。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做以詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1-5所示，本發(fā)明的基于視場(chǎng)分光光學(xué)系統(tǒng)的雙模式空間遙感相機(jī)基于一種同軸兩反射系統(tǒng)加校正鏡的結(jié)構(gòu)上的折軸鏡視場(chǎng)分光系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)包括：主反射鏡1，設(shè)置在主反射鏡1反射光路上的次反射鏡2，設(shè)置在次反射鏡2反射光路上的透鏡組3，設(shè)置在透鏡組3之后的折軸鏡4，設(shè)置在折軸鏡4反射光路上的視頻焦平面5，及設(shè)置在折軸鏡4后的推掃焦平面6。

折軸鏡4可進(jìn)行視場(chǎng)分光，將成像光線分為視頻光路和推掃光路兩路；其中，視頻光路被折軸鏡4反射，聚焦在設(shè)置的視頻焦平面5上的面陣CMOS進(jìn)行視頻成像；推掃光路從折軸鏡4下方直接穿過(guò)，聚焦在推掃焦平面6上的線陣傳感器進(jìn)行推掃多光譜成像。

視頻光路和推掃光路視場(chǎng)均為偏視場(chǎng)，可以避免折軸鏡4對(duì)透鏡組3至推掃焦平面6之間光路的遮擋，最佳的偏視場(chǎng)角度為不引起折軸鏡4對(duì)透鏡組3至推掃焦平面6之間光路的遮擋并且適合折軸鏡4的空間排布、滿(mǎn)足透鏡組3至視頻焦平面5之間的成像。

主反射鏡1、次反射鏡2均為二次非球面，透鏡組3為四片球面透鏡，通過(guò)合理的二次系數(shù)、透鏡半徑、各鏡間距同時(shí)合理選擇玻璃材料可以校正使用視場(chǎng)范圍內(nèi)的各項(xiàng)像差，達(dá)到寬譜段、低畸變的成像要求。

由圖2和3可知，本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量接近衍射極限，由圖4可知光學(xué)系統(tǒng)的畸變最大值小于0.014％，達(dá)到低畸變作用。

本發(fā)明的基于視場(chǎng)分光光學(xué)系統(tǒng)的雙模式空間遙感相機(jī)適合應(yīng)用于空間遙感成像中對(duì)成像視場(chǎng)范圍及圖像的連續(xù)性同時(shí)有較高要求的場(chǎng)合，在設(shè)計(jì)有較大視場(chǎng)、寬成像譜段、低畸變光學(xué)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，采用折疊鏡進(jìn)行視場(chǎng)分光，可以實(shí)現(xiàn)光學(xué)遙感衛(wèi)星高分辨視頻與高分辨推掃兩種成像模式。

整個(gè)相機(jī)在焦距為3200mm時(shí)橫向尺寸小于700mm，縱向尺寸小于320mm，在焦距為5000mm時(shí)橫向尺寸可小于875mm，縱向尺寸可小于400mm，外形尺寸與獨(dú)立的視頻相機(jī)和推掃相機(jī)相當(dāng)。也就是說(shuō)，當(dāng)衛(wèi)星對(duì)兩種成像模式均有需求時(shí)，該相機(jī)尺寸為視頻相機(jī)和推掃相機(jī)總尺寸的一半。

本發(fā)明的基于視場(chǎng)分光光學(xué)系統(tǒng)的雙模式空間遙感相機(jī)是一種高效能、緊湊型、多功能相機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)高分辨大視場(chǎng)推掃成像和高分辨視頻成像兩種模式，適合微小衛(wèi)星搭載。

顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。