[发明专利]基于光学快摆镜的动态扫描光学系统

说明书

基于光学快摆镜的动态扫描光学系统涉及空间光学成像技术领域，解决了现有空间光学系统口径、视场角、帧频间的制约，无法兼顾宽幅覆盖和高分辨率成像等问题，该系统包括：光学快摆镜、主镜、次镜、三镜和TDI CCD探测器；所述光学快摆镜以主轴为中心，在30°范围内摆动；光线经过无穷远入射到光学快摆镜，所述光学快摆镜摆扫成像扩大成像视场及幅宽，将成像信息由主镜、次镜、三镜反射，最终成像到TDI CCD探测器上。光学快摆镜具有质量轻、精度高、响应快以及动态滞后误差小等优点，可采用非球面反射镜，若要求更佳的成像质量，可将次反射镜改为自由曲面，与卫星摆动扫描相比，节省了星上控制成本。

技术领域

本发明涉及空间光学成像技术领域，具体涉及一种基于光学快摆镜的动态扫描光学系统。

背景技术

对于空间光学成像领域而言，伴随海量遥感数据处理技术的迅猛发展，传统的成像技术获取的信息数据已无法满足新环境下对影像的需求，这就敦促光学系统向着“大视场”与“宽覆盖”方向发展。受制于光学系统口径和焦距约束，现有的空间光学系统无法实现扩大观测范围的同时高分辨成像，因此利用光学快摆镜扫描成像是解决问题的最佳方案。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于光学快摆镜的动态扫描光学系统，解决了现有空间光学系统口径、视场角、帧频间的制约，无法兼顾宽幅覆盖和高分辨率成像等问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

基于光学快摆镜的动态扫描光学系统，该系统包括：光学快摆镜、主镜、次镜、三镜和TDI CCD探测器；所述光学快摆镜以主轴为中心，在30°范围内摆动；光线经过无穷远入射到光学快摆镜，所述光学快摆镜摆扫成像扩大成像视场及幅宽，将成像信息由主镜、次镜、三镜反射，最终成像到TDI CCD探测器上。

优选的，所述主镜、次镜、三镜为离轴三反系统。

优选的，基于光学快摆镜的动态扫描光学系统设置在卫星上。

优选的，所述光学快摆镜上设有电机，控制所述光学快摆镜在摆扫过程中先匀加速再匀减速，

其中，i∈[1,n]，ρ_i为单次摆动角度，T为摆扫成像阶段总时长，t₀为单次曝光时间，X₁和X₂分别为摆扫视场的长和宽，W为成像幅宽，w为单周期摆扫有效宽度。

优选的，所述光学快摆镜的主轴方向与卫星前进方向成θ，且

其中，v_s为卫星运动的合速度，k为曝光时间的次数，n为曝光成像次数。

优选的，基于光学快摆镜的动态扫描光学系统的工作谱段为0.45～0.9um，F数是6，焦距为800mm，光学系统总长为350mm。

优选的，所述主镜的孔径范围为400～450mm。

优选的，所述次镜顺沿Y轴方向12mm的位置偏心。

本发明的有益效果是：

基于矢量像差原理与空间坐标系的变换过程，整体光学系统将光学快摆镜融入离轴反射式系统的巧妙设计，适用于大视场、消色差等任务需要的航天遥感器。在扫描成像的过程中，变换光学快摆镜的角度，最终均成像于探测器上，从而达到了稳像的作用。光学快摆镜具有质量轻、精度高、响应快以及动态滞后误差小等优点，可采用非球面反射镜，若要求更佳的成像质量，可将次反射镜改为自由曲面，与卫星摆动扫描相比，节省了星上控制成本。

附图说明

图1本发明基于光学快摆镜的动态扫描光学系统结构示意图。