轻小型高光谱成像仪前置望远系统设计.pdf

《轻小型高光谱成像仪前置望远系统设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第36卷第1期航天返回与遥感2015年2月SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING43轻小型高光谱成像仪前置望远系统设计汤天瑾郑国宪（北京空间机电研究所，北京100094）摘要轻小型、高分辨率已经成为高光谱成像仪的发展趋势。文章基于Offner型光谱成像系统的结构特点，分析了高光谱成像仪前置望远系统的设计特殊性，利用同轴反射系统的几何光学理论求解方法，给出了一种长焦距、大视场的高光谱成像仪前置望远离轴三反远心系统的设计思路和设计结果，光学系统焦距2500mm，视场角达到12°。分析表明，该设计在奈奎斯特频率7

2、1.4线对/mm处调制传递函数接近衍射极限，结构紧凑，不仅适用于Offner型光谱仪前置望远光学系统，还可用于其它大视场远心光学系统。关键词高光谱成像前置望远系统离轴三反初始结构像质空间遥感中图分类号:TN21文献标志码:A文章编号:1009-8518(2015)01-0043-06DOI:10.3969/j.issn.1009-8518.2015.01.006DesignofForeTelescopeSystemforCompactImagingSpectrometerTANGTianjinZHENGGuoxian（Beijing

3、InstituteofSpaceMechanics&Electricity,Beijing100094,China）AbstractCompacttypeandhighresolutionhavebecomethemaintrendofdevelopmentforimagingspectrometer.BasedontheresearchofstructurecharactersoftheOffnerspectralimagingsystem,designpeculiaritiesoftheforetelescopesystemar

4、eanalyzed.Anovalmethodispresentedtodesignthelongfocallengthandtelecentricoff-axisthree-mirroranastigmaticopticalsystemastheforetelescopesystem,andtheimagequalityisalsogiven.Theeffectivefocallengthis2500mmandthefieldofviewreaches12°.Theresultsshowthatthemodulationtransf

5、erfunctionreachesthediffractionlimitatNyquistfrequency71.4lp/mm,thedesignedforetelescopeopticalsystemiscompact,whichisnotonlysuitableforspaceborneOffnerimagingspectrometerbutalsoforothertelecentricsystemwithwidefieldofview.Keywordsimagingspectrometer;foretelescope;off-

6、axisthree-mirrorreflectivesystem;initialstructure;imagequality;spaceremotesensing0引言[1]高光谱成像仪是将成像技术与光谱技术相结合来获取目标景物高光谱图像的遥感仪器。自从20世纪80年代Goetz首次提出高光谱概念以来，美国、法国等多个国家已经研制出数十台星载高光谱成像仪器，先后有多台高光谱成像仪器成功实现在轨应用。由于其卓越的信息获取能力，高光谱成像技术得到了广泛关注，在军事侦察、卫星遥感、地质勘测及农、林、水、土、矿等资源勘测领域具有广阔的发展[

7、2-3]前景。收稿日期：2014-06-2644航天返回与遥感2015年第36卷随着空间遥感应用的不断深化和小卫星技术的蓬勃发展，对光谱成像仪器的性能和轻小型化提出了更高的要求。高光谱成像仪不仅要在大幅宽条件下实现高分辨率，以减小重访周期同时获取更加丰富的光谱信息，还需要实现小型化和轻量化以适应多种搭载平台和观测需求。光谱成像仪光学系统通常由前[4-5]置望远系统和光谱成像系统组成，这两个系统对整机能否实现轻小型化至关重要。传统的色散方法具有谱线弯曲和体积质量难以降低的缺点，而Offner型光谱成像仪有效解决了这些问题，同时具有数[

8、6]值孔径大、无谱线弯曲、色畸变小、结构紧凑和装调简便等优点，已在多个深空探测任务中得到了成[7-11]功应用。目前成功应用的光谱仪光学系统多为低空间分辨率、高光谱分辨率，随着空间技术的不断发展，在满足一定光谱分辨率的前提下，高空间分