一种新型超大视场小畸变光学系统

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1、航天返回与遥感第34卷第2期30SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING2013年4月一种新型超大视场小畸变光学系统戚均恺周峰姚罡庄绪霞(北京空间机电研究所，北京100076)摘要光学遥感器正朝着高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率、大视场等方向发展。在传统空间遥感系统的研制过程中，分辨率与大视场互为矛盾，但在某些场合下，不仅需要图像具有较高的分辨率，而且需要具有较大的视场。解决这一矛盾对空间光学的发展具有积极作用。文章介绍了一种新型多尺度单心光学系统，从其设计原理出发，给出了一个多尺度单心光学系统的设计实例。经验证该系统能够实现大视场，像面照度均匀、畸变小，全视

2、场具有一致分辨率，无需扫描即可获取大视场图像。文章介绍的这种成像系统结构对未来超大视场高分辨率空间遥感器的设计提供了参考。关键词超大视场小畸变多尺度单心光学系统光学设计光学遥感器中图分类号：0439文献标志码：A文章编号：1009—8518(2013)02—0030．06DOI：10．3969／j．issn．1009-8518．2013．02．005ANewSuper-largeFieldofViewandSmallDistortionOpticalSystemQIJunkaiZHOUFengYAOGangZHUANGXuxia(BeOingInstituteofSpaceMechanics

3、&Electricity，Beijing100076，China)AbstractThedirectionofthedevelopmentofopticalremotesensingareinhighspatialresolution，hightemporalresolution，highspectralresolutionandlargefieldofview，etc．Intheresearchofthetraditionalspaceremotesensingsystem，highresolutionandlargefieldofviewisaveryprominentcontradic

4、tion，butinsomecases，wenotonlyrequiresimageswithhighresolution，butalsoneedimagewithalargefieldofview．Solvingthiscontradictionhasgreatsignificancetothedevelopmentofspaceoptics．Thispaperdiscussesthedesignprinciplesofmultiscalemoncentricopticalsystemandgivesanexampleofthissystem．Theresultsshowthatthisk

5、indofsystemcaneasilyachievelargefieldofviewwithuniformillumination，smalldistortionandthesameresolutioninfullfieldofview．Thissystemcangetimagesoflargefieldofviewwithoutscanning．Thetechnologypresentedinthisarticleprovidesanewsolutionforthefuture’Ssuper—largefieldofviewandhighresolutionspaceremotesens

6、ingdesign．Keywordssuper·-largefieldofview；smalldistortion；multiscalemoncentricopticalsystem；opticalde··sign；opticalremotesensor引言从实际需要出发，人们希望能够从尽可能大的角空域获取信息，因此大视场、结构紧凑的遥感器成为空间光学系统设计研究的热点。在某些场合下，不仅需要图像具有较高的分辨率，而且需要具有较大收稿日期：2013-01—13基金项目：国家重大科技专项工程第2期戚均恺等：一种新型超大视场小畸变光学系统31的视场。例如，2004年1月4日美国“勇气”号火星探测

7、器在火星着陆，并对火星表面进行了探测：次Et，美国宇航局公布了“勇气”号火星探测器拍摄的火星三维全景黑白照片，随后又公布了火星表面的高分辨率全景彩照。这些全景图像都是由安装在“勇气”号上的全景相机获得。目前，国内外实现大视场成像探测的技术途径主要有小视场高分辨率扫描成像、鱼眼透镜超半球凝视成像、环带凝视全景成像3种，但均存在不足之处：小视场高分辨率扫描成像的机构复杂，导致系统的实时性降低，同时也降低了系统的可