一种双焦距一体化成像系统技术方案

一种双焦距一体化成像系统，由长焦通道及短焦通道构成，二者皆由离轴三反光学系统组成，短焦通道用于实现大范围目标区域普查，长焦通道用于实现特定目标区域高分辨率成像。本实用新型专利技术系统主要特点：短焦通道与长焦通道共用主镜，分别通过次镜、三镜校正像差实现焦距不同、像质优良，利用偏视场角不同、次镜离轴量不同等方法实现两通道结构元件无干涉，实现“单平台、单相机”空间详普查的一体化。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种双焦距一体化成像系统，由长焦通道及短焦通道构成，二者皆由离轴三反光学系统组成，短焦通道用于实现大范围目标区域普查，长焦通道用于实现特定目标区域高分辨率成像。本技术系统主要特点：短焦通道与长焦通道共用主镜，分别通过次镜、三镜校正像差实现焦距不同、像质优良，利用偏视场角不同、次镜离轴量不同等方法实现两通道结构元件无干涉，实现“单平台、单相机”空间详普查的一体化。【专利说明】一种双焦距一体化成像系统
本技术属于航天光学遥感器
，涉及一种普查与详查技术相结合的双焦距一体化成像光学系统。
技术介绍
随着空间科学的飞速发展，空间光学观测技术已经广泛应用于空间天文观测，深空探测及对地观测等领域。由于在资源勘测、环境减灾、气象观测、军事侦察和深空探测等领域的巨大需求，世界各国在空间光学领域都进行了相当大的投入，这些应用领域既需要完成对大范围地面目标的普查，又希望可以完成对特定区域的详查。普查强调的是相机的观测覆盖能力，主要进行宽覆盖的对地中、低分辨率成像，完成对全局目标的观测和搜索，相机特点是短焦距大视场；详查则强调的是相机的信息获取能力，主要完成对重要目标或区域的高分辨率成像，获取感兴趣目标的详细信息，相机特点为长焦距窄视场。这种普查和详查的特殊需求要求空间光学系统兼具普查和详查的功能，这种高度集成的不同分辨率的空间相机成为未来空间对地观测系统的重要发展方向。目前国内外实现详普查相结合的方法主要有二种:第一种就是凭借多颗卫星灵活组合或单颗卫星机动变轨来实现高低分辨率、宽窄视场的地面覆盖，然而，多颗卫星组合会造成整个卫星系统制造成本的增加，代价过高，而单颗卫星机动变轨则会加快卫星燃料的消耗，缩短卫星在轨运行寿命；第二种是在卫星平台上使用多台具有不同分辨率和视场的光学载荷，分别完成普查和详查成像，但多台载荷必然会增加体积、功耗及重量。
技术实现思路
本技术解决的技术问题是:克服现有技术的不足，提供一种双焦距一体化成像系统，实现“单平台、单相机”空间详普查的一体化。本技术的技术方案是:一种双焦距一体化成像系统，其特征在于:包括短焦通道和长焦通道；短焦通道由离轴三反消像散光学系统组成，包括共用主镜、次镜A、三镜A和接收像面A ;长焦通道亦由离轴三反消像散光学系统组成，包括共用主镜、次镜B、三镜B、平面折转镜B和接收像面B ;短焦通道入射光线依次通过共用主镜、次镜A、三镜A后成像于接收像面A ;长焦通道入射光线依次通过共用主镜、次镜B、三镜B，再经平面折转镜B后成像于接收像面B ;短焦通道孔径光阑位于次镜A处，次镜A偏离短焦通道离轴三反消像散光学系统的光轴放置；长焦通道孔径光阑位于次镜B处，次镜B放置于长焦通道离轴三反消像散光学系统的光轴上。所述的三镜A (4)、三镜B (5)均采用凹10次非球面镜。所述的次镜A (2)、次镜B (3)均采用凸10次非球面镜。本技术与现有技术相比的优点在于:(I)本技术实现了 “单平台”即单颗卫星详普查一体化成像，无需多颗卫星组网，制造成本大大降低。(2)本技术可利用单台相机完成大范围区域的普查和特定目标区域的详查，在此过程中无需卫星平台变轨，不影响卫星在轨运行寿命。(3)本技术系统通过共用主镜、采用不同偏视场角、部分元件离轴等方法得到结构合理、紧凑的双焦距一体化成像系统，同多台相机详普查技术相比，简化了系统的构成，减轻了系统的重量，降低了功耗，提高了系统刚度和结构稳定性。【专利附图】【附图说明】图1为本技术系统的结构原理图；图2为本技术系统短焦通道光学传递函数图；图3为本技术系统长焦通道光学传递函数图。【具体实施方式】如图1所示，为本技术系统的结构原理图，由短焦通道和长焦通道构成。短焦通道实现大范围目标区域普查；长焦通道实现特定目标区域高分辨率成像两通道都采用离轴三反消像散系统，共用主镜。入射光学经主镜反射进入各自的次镜、三镜，最后成像于各自接收像面。本技术的一个实施方案为:短焦通道入瞳133mm，焦距930mm，视场18° ;长焦通道入瞳255mm，焦距2800mm，视场2.4° ;长焦通道焦距为短焦通道焦距的3倍。短焦通道包括共用主镜1、次镜A2、三镜A4和第一接收像面A7 ;长焦通道包括共用主镜1、次镜B3、三镜B5、平面折转镜B6和接收像面B8 ;短焦通道入射光线依次通过共用主镜1、次镜A2、三镜A4后成像于接收像面A7 ;长焦通道入射光线依次通过共用主镜1、次镜B3、三镜B5，再经平面折转镜B6成像于接收像面B8。为校正像差，共用主镜1、三镜A4、三镜B5采用凹10次非球面，次镜A2、次镜B3采用凸10次非球面，从而实现两通道优良的成像质量。为使两通道非共用元件在结构上不发生干扰，两通道采用了不同的偏视场角度，同时主镜I离轴，短焦通道次镜A2离轴，长焦通道次镜B3未离轴，长焦通道在三镜B5后加入平面折转镜B6将光线折向上方进入接收像面B8，得到了结构合理布局的双焦距一体化成像系统。图2、图3分别为短焦通道及长焦通道的光学传递函数图，图中所示横坐标代表空间频率，纵坐标代表调制传递函数。空间频率为501p/mm时,短焦通道调制传递函数均值约0.65，长焦通道调制传递函数均值约0.47，二者均接近衍射极限，成像质量优良。本技术说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。【权利要求】1.一种双焦距一体化成像系统，其特征在于:包括短焦通道和长焦通道；短焦通道由离轴三反消像散光学系统组成，包括共用主镜(I)、次镜A (2)、三镜A (4)和接收像面A (7);长焦通道亦由离轴三反消像散光学系统组成，包括共用主镜(I)、次镜B (3)、三镜B (5)、平面折转镜B (6)和接收像面B (8);短焦通道入射光线依次通过共用主镜(I)、次镜A (2)、三镜A (4)后成像于接收像面A (7);长焦通道入射光线依次通过共用主镜(I)、次镜B (3)、三镜B (5)，再经平面折转镜B (6)后成像于接收像面B (8);短焦通道孔径光阑位于次镜A (2)处，次镜A (2)偏离短焦通道离轴三反消像散光学系统的光轴放置；长焦通道孔径光阑位于次镜B (3)处，次镜B (3)放置于长焦通道离轴三反消像散光学系统的光轴上。2.根据权利要求1所述的一种双焦距一体化成像系统，其特征在于:所述的三镜A(4)、三镜B (5)均采用凹10次非球面镜。3.根据权利要求1所述的一种双焦距一体化成像系统，其特征在于:所述的次镜A(2)、次镜B (3)均采用凸10次非球面镜。【文档编号】G02B27/00GK203519919SQ201320599250【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年9月26日 优先权日:2013年9月26日 【专利技术者】安宁, 张宇烽, 王保华, 何宝琨 申请人:北京空间机电研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双焦距一体化成像系统，其特征在于：包括短焦通道和长焦通道；短焦通道由离轴三反消像散光学系统组成，包括共用主镜（1）、次镜A（2）、三镜A（4）和接收像面A（7）；长焦通道亦由离轴三反消像散光学系统组成，包括共用主镜（1）、次镜B（3）、三镜B（5）、平面折转镜B（6）和接收像面B（8）；短焦通道入射光线依次通过共用主镜（1）、次镜A（2）、三镜A（4）后成像于接收像面A（7）；长焦通道入射光线依次通过共用主镜（1）、次镜B（3）、三镜B（5），再经平面折转镜B（6）后成像于接收像面B（8）；短焦通道孔径光阑位于次镜A（2）处，次镜A（2）偏离短焦通道离轴三反消像散光学系统的光轴放置；长焦通道孔径光阑位于次镜B（3）处，次镜B（3）放置于长焦通道离轴三反消像散光学系统的光轴上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：安宁，张宇烽，王保华，何宝琨，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：实用新型
国别省市：