[发明专利]测绘相机光学系统

说明书

本发明涉及一种测绘相机光学系统，包括主镜、次镜，其中主镜和次镜构成类卡塞格林式光学系统；次镜以距次镜顶点光轴上光传播方向0～±50mm范围内任意一点为圆心，以次镜顶点到圆心的距离为半径，在子午面内和/或弧矢面内进行旋转，以补偿成像过程中的像移。本发明提供的测绘相机光学系统内部无平行光路，结构紧凑，并且保证载机和被摄物体存在相对运动的动态成像过程中，在保证光学系统像质良好的前提下，对相机横向摆扫、飞机前向飞行、姿态变化等因素导致的前向像移、横向像移进行补偿，提高成像质量及测绘精度，并能够实现等后截距多光谱分光成像，有利于后续进行数据分析或图像处理。

技术领域

本发明涉及航空遥感与测绘技术领域，具体涉及一种测绘相机光学系统。

背景技术

对于航空遥感与测绘技术领域，测绘相机在具体应用时，常常需要得到丰富的图像信息，精细探测要求在空间高分辨成像。

航空相机在曝光时间内，由于载机和被摄物体存在相对运动，导致像面上像的移动，使成像质量下降。为保证成像质量，需采取像移补偿措施来消除或减少像移的影响。传统的像移补偿措施是在光学系统中引入像移补偿元件,通常是将平面反射镜置于平行光路中,对于航空遥感与测绘相机光学系统来说,要么置于光学系统入瞳前端要么在光学系统内部引入平行光路,前者需要的平面反射镜体积尺寸很大,后者需要在光学系统内部引入缩束平行光路,这大大增加了光学设计难度。

上述方式不能满足航空遥感领域在测绘方面的需求，而且不仅光学设计、加工和装调的难度高，还需要增加光学元件的数量并占用较大的尺寸空间。

发明内容

本发明克服现有技术的不足，提供一种测绘相机光学系统，以解决动态成像过程中像移问题导致的成像质量下降问题，提高成像质量。

本发明的技术方案是：一种测绘相机光学系统，包括主镜、次镜，所述主镜和所述次镜构成类卡塞格林式光学系统，所述次镜以距所述次镜顶点光轴上光传播方向0～±50mm范围内任意一点为圆心，以所述次镜顶点到所述圆心的距离为半径，在子午面内和/或弧矢面内进行旋转，以补偿成像过程中的像移。

进一步地，所述次镜的最大旋转角度≤±0.07°。

进一步地，测绘相机光学系统还包括矫正镜组，所述矫正镜组放置在所述主镜的中心孔内，所述矫正镜组包括沿光线传播方向依次放置的第一矫正镜、第二矫正镜和第三矫正镜，所述第一矫正镜前表面为凸球面透镜，后表面为凹球面透镜；所述第二矫正镜其前表面为凸球面透镜，后表面为凸球面透镜；所述第三矫正镜其前表面为凹球面透镜，后表面为凸球面透镜。

进一步地，测绘相机光学系统还包括分光镜组，所述分光镜组包括分光棱镜、分频棱镜和补偿棱镜，成“L”形空间排布；三者形状、大小相同且两两同轴；所述分光棱镜接收到入射光束后，将入射光束分光，分光后的入射光束一部分继续沿光轴传播方向进入所述分频棱镜，另一部分光束折转进入所述补偿棱镜用于分光探测；进入所述分频棱镜的光束被分成至少两路用于分频探测。

进一步地，测绘相机光学系统还包括焦平面探测器，所述焦平面探测器为全色探测器、近红外探测器、RGB探测器，三种探测器单独使用或组合使用，以实现等后截距多光谱分光成像；所述全色探测器用于接收沿所述分光棱镜进入所述补偿棱镜所出射光束，所述近红外探测器用于接收沿所述分光棱镜进入所述分频棱镜后沿光轴传播方向折转90°所出射光束，所述RGB探测器用于接收沿所述分光棱镜进入所述分频棱镜后沿光轴传播方向所出射光束。

进一步地，测绘相机光学系统还包括窗口玻璃，所述窗口玻璃为弯月透镜，用于封闭光学系统的同时进行校正像差。

进一步地，所述窗口玻璃材质为H-K9L玻璃或石英玻璃，其前表面为凸球面透镜，后表面为凹球面透镜。

进一步地，所述主镜凹反射面是标准的二次曲面，所述次镜的反射面是球面或二次曲面。