[实用新型]一种折反混合多光谱成像系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种多光谱成像系统，尤其涉及一种折反混合多光谱成像系统。

背景技术

多光谱成像系统利用物体的光谱特性，通过接收目标物不同谱段的图像，达到识别物体、了解物体性质的目的，在空间遥感等领域有广泛的应用，如用于地物分类、植被、沙化、病虫害、水污染、海洋生态、火灾、矿产分析监测等。

多光谱成像系统需要在多个光谱段对同一目标同时成像，其光学结构可以分为以下几种类型：

一种是单镜头单探测器滤色片轮式，滤色片轮可装多个不同波段的滤色片，其光谱响应可由用户选择，通过滤色片轮的转动获取若干谱段的图像，总的成像谱段范围受到探测器的光谱响应范围的限制，各谱段的成像获取因滤色片轮的转动存在时间差。与此类似的是在CCD前面加滤光片阵列。

第二种是多镜头加滤色片式，即多个镜头对同一目标成像，每个镜头接收一个谱段。如申请号为200810052147.X的中国实用新型专利申请所公开的多光谱成像系统，用图像耦合器将4个镜头所成的像耦合到同一像面，光谱的选择通过前端的带通滤波器实现。该系统适合于总的光谱范围不大、可以用一种图像传感器接收的情况。当光谱范围比较宽时，各个谱段必须采用不同的探测器，如申请号为200410066548.2的中国实用新型专利申请所公开的多光谱成像系统，采用多镜头成像并结合分光，成像谱段从可见光到长波红外，其中扫描反射镜为两个镜头共用，第1个镜头的工作波长为3μm～5μm和8μm～12μm，第2个镜头的工作波长为0.45μm～2.5μm，并通过分色片分为两个谱段，再在各谱段中设置带通滤色片实现多谱段成像。由于各镜头存在视差，需要对图像进行视场配准。

第三种是单镜头多CCD分光式，如美国DuneanTech公司推出的 MS4100系统，由于不同谱段采用的透光材料不同，因此校正像差所采用的光学结构也有差异。

在空间遥感领域常用第四种类型，即共用镜头的前端，在其后多次分光并加像差校正成像系统实现多光谱成像，以实现共视场共孔径。用于多光谱成像的空间遥感望远镜前端有折射系统和反射系统，需要满足长焦距高分辨要求的系统前端通常是反射式，包括卡塞格林型前端和离轴三反型。使用卡塞格林型前端的空间遥感望远镜具有长焦距下结构紧凑的特点，是长焦距、高分辨空间相机中的主流。1995年5月美国发射了第3代GOES系列卫星GOES-J，其上的成像仪包括可见光以及中心波长为3.9μ、6.75μ、10.7μ和12μ的红外波段共5个通道，其前端是卡塞格林系统，光学系统由Kathleen A.Hursen和Robert W.Ross的题为“The GOESImager：overview and evolutionary development”(Proc.of SPIE，1996，2812：160-173)的文章公开。其中的分光镜为倾斜放置的平板，需要在其上镀反射中、长波红外，透射可见光的膜层，由于光线在该分光镜上并非垂直入射，入射角大会影响可见光的透射率和红外光的反射率。同时，由于轴外光通过倾斜平板的非对称性，像差难以校正，只能有很小的视场。我国的FY-1C气象卫星上的10波段可见-红外扫描辐射计也采用了这类结构，其瞬时视场只有0.072度(龚惠兴等，FY-1C气象卫星上的10波段可见-红外扫描辐射计，红外与毫米波学报，2000，19(5)：321-326)。使用分光棱镜代替斜平板分光可以避免这一问题，但会增加系统的载荷。因此有些设计使主次镜构成望远镜系统，即次镜出射平行光，使斜平板不产生非对称像差影响，但这种做法会使主镜的中心开孔较大，使视场外的杂光未经主、次镜反射直接由开孔漏进后面的成像镜组，使像面出现杂光噪声，需要采用附加的载荷减少或消除杂光。

发明内容

本实用新型提供了一种折反混合多光谱成像系统，实现了对同一目标共视场共孔径同光轴成像，成像质量显著提高，图像易于配准。

一种折反混合多光谱成像系统，包括：

主镜，用于对入射光束进行反射，其反射面为凹面，所述的主镜上还设有中心开孔；

次镜，用于对由所述的主镜反射出来的光束进行反射和折射，其入射 面为凸面；其中，对由所述的主镜反射出来的光束中的可见至短波红外波段进行反射，得到反射光束，其反射光束经所述主镜的中心开孔出射；对所述的主镜反射的光束中的中波红外和长波红外进行折射，得到折射光束；

楔形二色分光镜，用于对由所述的次镜出射的反射光束中的短波红外波段进行透射，对由所述的次镜出射的反射光束中的可见至近红外波段进行反射；