專利名稱：一種放大倍率可變的凸面光柵成像光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)元件、系統(tǒng)，具體是指一種用于機載或星載對地觀察超光 譜成像儀中的方文大倍率可變的凸面光柵成像光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
凸面光柵成像光譜儀一般采用0FFNER結(jié)構(gòu)。由沿光軸對稱同心的兩個凹 球面反射鏡和凸面光柵組成，其物象空間放大倍率為l: 1。
在航空航天遙感應(yīng)用中，多波段成像光譜儀一般共用望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，在望遠(yuǎn) 鏡焦面之前放置視場分離器或者分色裝置，后面接可見光(VIS)，近紅外(NIR)， 短波紅外(SWIR)的成像光譜儀。當(dāng)成像光譜儀采用對稱型0FFNER結(jié)構(gòu)時， 各譜段的地面分辨率由望遠(yuǎn)鏡的焦距決定，造成可見光、近紅外、短波紅等不 同譜段的空間分辨率是相等的。然而各譜段的地面分辨率要求不一樣時，就要 求不同譜段的成像光譜儀有不同的放大倍率。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述問題的存在，本發(fā)明提出一種非對稱型放大倍率可變凸面光柵
成像光學(xué)系統(tǒng)。本發(fā)明的目的是通過將同軸形式的離軸三反鏡的主鏡和三鏡 由球面變成二次曲面，實現(xiàn)成像光譜儀物象空間放大倍率的范圍為-1.3《P《 -O. 7，從而使星載或者機載成像光譜儀具有不同于望遠(yuǎn)鏡的空間分辨率。
本發(fā)明的凸面光柵成像光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖l所示，按順序由二次非球面
反射鏡2和凸球面反射光柵3， 二次非球面反射鏡4構(gòu)成的成像光學(xué)系統(tǒng)，其 特征在于將傳統(tǒng)的兩個對稱式凹球面反射鏡更換為非對稱二次非球面反射鏡，并使成像光譜儀的放大倍率可變。
來自物方的光束1經(jīng)過二次非球面凹面反射鏡2，射向凸面反射光柵3, 再由二次非球面反射鏡4反射，會聚于像平面。
所說的放大倍率可變的凸面光柵成像光譜儀必須滿足以下要求
1. 狹縫1到二次非球面凹面反射鏡2之間的距離dl與二次非球面凹面反 射鏡4到像面距離d4之比約為成像光譜儀的放大率。
2. 所說的二次非球面凹面反射鏡2和反射鏡4為二次非球面。 本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)最大的特點就是成像光譜儀的放大倍率可變。并且成像
光譜儀仍為同軸結(jié)構(gòu)。從而保證系統(tǒng)的裝調(diào)難度沒有提高。


圖1為非對稱型放大倍率可變凸面光柵成像光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，其中dl 為物面1與凹面反射鏡2之間距離；d2為凹面反射鏡2與凸面光柵3之間距離；
d3為凸面光柵3與凹面反射鏡4之間距離；d4為凹面反射鏡4與像面之間距 離；d5為物面離軸量；d6為像面離軸量。 具體實施方法 實施例1:
按本發(fā)明中附圖l所示的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，我們設(shè)計了一成像光譜儀，光譜 儀的技術(shù)指標(biāo)如下
工作波段1.(Vm 2.5pm 系統(tǒng)F數(shù)F/3.0 物方狹縫長度18mm 光譜分辨率390nm/mm 成像光譜儀垂軸放大倍率-0.7。系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)參數(shù)附后，系統(tǒng)各波長光學(xué)傳遞函數(shù)在17線對/毫米處大于0. 70。 實施例2:
按本發(fā)明中附圖l所示的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，我們設(shè)計了一成像光譜儀，光譜
儀的技術(shù)指標(biāo)如下
工作波段1.0|Lim 2.5|am 系統(tǒng)F數(shù)F/4.0 物方狹縫長度15mm 光譜分辨率390nm/mm 成像光譜儀垂軸放大倍率-1.3。 系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)參數(shù)附后，系統(tǒng)各波長光學(xué)傳遞函數(shù)在17線對/毫米處大于0. 70。實施例1:
物面1
反射鏡2
離軸量(mm) 物像高(瞧) 曲率半徑(mm) 間隔(mm) d5: 65 18X0.018 平面 dl:370
0
凸面光柵3 0
-335. 352
-145. 74
d2: —153. 14
d3: 135.29
二次非球面系數(shù) 0
其他
-0. 1347
0
19. 82線對/毫米
反射鏡4 0
-264. 76
d4: —255.8
0.065
像面5
d6: -49.9
12.6X3.84
平面實施例2:
離軸量(mm) 物像高(mm) 曲率半徑(mm) 間隔(mm)
二次非球面系 其他
物面1
d5: 45
15X0. 018
平面
dl:261. 59
0
反射鏡2
0
—283. 65
d2:—149.91
0.049
凸面光柵3 0
—159.81
d3:139. 89
29線對/毫米
反射鏡4
0
—313. 72
d4:—330. 44
-O. 0962
像面5
d6: —67.5
19. 5X3. 8權(quán)利要求
1. 一種放大倍率可變的凸面光柵成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述的光學(xué)系統(tǒng)按物方至像方依次由反射鏡(2)、凸面反射光柵(3)、反射鏡(4)構(gòu)成一種同軸形式的離軸三反射成像光學(xué)系統(tǒng)，其放大倍率的變化范圍為-1.3≤β≤-0.7。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種放大倍率可變的凸面光柵成像光學(xué)系統(tǒng)，其 特征在于所述的反射鏡(2)和反射鏡(4)為二次非球面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種放大倍率可變的凸面光柵成像光學(xué)系統(tǒng)，其 特征在于所述的凸面反射光柵(3)為球面反射光柵。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于星載或者機載對地觀察放大率可變的超光譜成像儀的光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)為凹反射鏡2、凸球面反射光柵3和凹反射鏡4構(gòu)成的同軸形式的離軸三反成像光學(xué)系統(tǒng)。其中兩個凹反射鏡采用二次非球面結(jié)構(gòu)，對系統(tǒng)的像差做進(jìn)一步的校正，從而保證系統(tǒng)物象空間放大倍率β可變的情況下能夠獲得良好的像質(zhì)。該結(jié)構(gòu)簡單，主要應(yīng)用于機載或者星載對地成像儀器中觀察地物的光譜特性。
文檔編號G01J3/12GK101546030SQ200910050858
公開日2009年9月30日 申請日期2009年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月8日
發(fā)明者丁學(xué)專, 蘭衛(wèi)華, 劉銀年, 王建宇, 薛永祺 申請人:中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所