[发明专利]一种宽谱段非调焦全天空气辉成像仪

说明书

本发明涉及一种气辉成像仪，针对现有气辉成像仪探测视场小、光谱范围窄以及需采用机械调焦装置，导致成像仪结构及使用操作复杂以及成像仪的光通量低等问题，提供一种宽谱段非调焦全天空气辉成像仪。成像仪包括像方远心鱼眼镜头、物方远心成像镜头和探测器；鱼眼镜头和成像镜头之间设置滤光轮，滤光轮上设有多个不同波段且光焦度为零的窄带滤光片，滤光轮可将窄带滤光片切换至鱼眼镜头的焦平面；鱼眼镜头包括负光焦度前透镜组和正光焦度后透镜组，前透镜组与后透镜组之间的光路上设有孔径光阑；成像镜头包括多个由正透镜和负透镜胶合而成的胶合镜，正透镜和负透镜相对阿贝数差值的绝对值≥5，且其相对色散差值的绝对值≤0.001。

技术领域

本发明涉及一种气辉成像仪，具体涉及一种宽谱段非调焦全天空气辉成像仪。

背景技术

气辉是地球空间环境中一种重要的自然发光现象，是由太阳短波紫外辐射激发大气中的分子原子所发出的一定波长的光，一般出现在地球上空50-500km之间，亮度很低，分布不均匀，不易被察觉，只有很敏感的仪器才能观测到。

气辉的空间和时间分布受到诸如潮汐波、大气重力波和行星波等多种大气动力学过程调制，是大气动力学过程和大气光化学过程的重要示踪物，在日地物理研究领域中占有特殊的地位。

如图1、图2所示，现有的一种气辉成像仪由鱼眼镜头01、光阑02、第一成像镜03、滤光轮04(含滤光片041)、第二成像镜05、CCD探测器06、机械调焦装置07以及计算机08等光学器件组成。

由于现有成像仪的结构对滤光片面型质量要求较高，成像仪的探测波段范围宽、系统不同波段的滤光片存在轴向色差。在切换滤光片后会导致像面发生偏移，影响成像质量。因此需要在滤光轮04切换滤光片041后采用机械调焦装置07进行调焦。但机械调焦装置07的结构复杂，增加了成像仪的制造成本；且由于每次采用滤光轮04切换滤光片041后，都需要对不同波长滤光片041调焦，导致成像仪的使用操作较为繁琐、复杂；机械调焦装置07也可能发生故障，影响成像仪的成像质量、甚至不能成像。

并且现有成像仪的鱼眼镜头01均采用常规鱼眼镜头(例如：Nikon 8mm f/2.8的鱼眼镜头)，需要配备额外的像方远心第一成像镜03以匹配滤光片041对入射光线入射角度的要求，但是现有这种常规鱼眼镜头01匹配成像镜结构形式的成像仪波段较窄，而且额外的第一成像镜03也导致成像仪结构更加复杂。同时由于这种结构的气辉成像仪采用的成品鱼眼镜头01在对应第一成像镜03的一次像面孔径较小，因而与其匹配的滤光片041有效相对孔径小，降低了系统的光通量，不能准确探测微弱的气辉信号。

发明内容

本发明的目的是克服现有气辉成像仪探测视场小、光谱范围窄以及需采用机械调焦装置，导致成像仪结构及使用操作复杂以及成像仪的光通量低等缺点，提供一种宽谱段非调焦全天空气辉成像仪。该成像仪能够在保证整个系统较高通光量的基础上，经济方便地实现多通道全天空气辉成像，实现较高精度的全天空气辉观测。

为实现上述目的，本发明提供一种宽谱段非调焦全天空气辉成像仪，其特殊之处在于，包括沿同一光轴从左向右依次设置的像方远心鱼眼镜头、物方远心成像镜头和探测器；

鱼眼镜头和成像镜头之间设置滤光轮，滤光轮上设有多个不同波段且光焦度为零的窄带滤光片，滤光轮可将窄带滤光片切换至鱼眼镜头的焦平面；

所述鱼眼镜头包括负光焦度前透镜组和正光焦度后透镜组，前透镜组与后透镜组之间的光路上设有孔径光阑，孔径光阑位于后透镜组的前焦面；所述成像镜头包括多个由正透镜和负透镜胶合而成的胶合镜，正透镜和负透镜的相对阿贝数分别记为A和B，|A-B|≥5，正透镜和负透镜的相对色散分别记为C和D，C-D|≤0.001。正透镜一般采用阿贝数大的冕牌玻璃，负透镜一般采用阿贝数小的火石玻璃。