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高光譜成像儀光學(xué)系統(tǒng)介紹

發(fā)布時(shí)間:2023-12-01
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高光譜成像儀?作為精密的光學(xué)儀器,其光學(xué)系統(tǒng)是其重要的組成部分。一般來說高光譜成像儀光學(xué)系統(tǒng)通常包括望遠(yuǎn)鏡和光譜儀兩個(gè)部分,望遠(yuǎn)系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)成像,再由光譜儀系統(tǒng)進(jìn)行分光。下文對(duì)高光譜成像儀光學(xué)系統(tǒng)做了介紹。

高光譜成像儀作為精密的光學(xué)儀器,其光學(xué)系統(tǒng)是其重要的組成部分。一般來說高光譜成像儀光學(xué)系統(tǒng)通常包括望遠(yuǎn)鏡和光譜儀兩個(gè)部分,望遠(yuǎn)系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)成像,再由光譜儀系統(tǒng)進(jìn)行分光。下文對(duì)高光譜成像儀光學(xué)系統(tǒng)做了介紹。

高光譜成像儀

從結(jié)構(gòu)形式上來說,望遠(yuǎn)系統(tǒng)可分為折射系統(tǒng)、反射系統(tǒng)和折反射系統(tǒng)三種。

折射式望遠(yuǎn)系統(tǒng):

折射式系統(tǒng)可應(yīng)用于可見光及近紅外光譜區(qū)域。系統(tǒng)可調(diào)變量多,容易實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)、高成像質(zhì)量的要求。但受到玻璃材料光學(xué)特性影響,如折射率穩(wěn)定性、材料均勻性、材料物理特性等,系統(tǒng)譜段、焦距、通光口徑設(shè)計(jì)受到很大限制。此外,系統(tǒng)對(duì)于環(huán)境溫度和氣壓變化的要求很高,限制其在空間探測(cè)方面的應(yīng)用。折射系統(tǒng)還需要使用較大口徑非正常色散光學(xué)材料來校正系統(tǒng)的二級(jí)光譜,通常使用多組光學(xué)鏡片,光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,體積、重量較大。

折射式望遠(yuǎn)系統(tǒng)

折射光學(xué)系統(tǒng)在應(yīng)用中需注意以下問題:

1)光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)具有較寬的溫度適應(yīng)范圍。

2)光學(xué)系統(tǒng)選用光學(xué)材料應(yīng)具有耐輻射特性,或進(jìn)行耐輻射照防護(hù)的設(shè)計(jì)。

3)折射光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要保證光學(xué)鏡片處于零應(yīng)力條件下裝配,以避免應(yīng)力集中或應(yīng)力釋放對(duì)光學(xué)性能的影響,同時(shí)要消除重力的影響。


折反式望遠(yuǎn)系統(tǒng):

折反系統(tǒng)多為兩反系統(tǒng)配合校正透鏡的形式,主要優(yōu)點(diǎn)有:

1)系統(tǒng)焦距主要由反射面決定,容易校正色差和二級(jí)光譜。光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比折射系統(tǒng)簡(jiǎn)單。

2)選用低膨脹系數(shù)的玻璃作反射鏡,同時(shí)用低膨脹系數(shù)的金屬做反射鏡的支撐材料,光學(xué)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境溫度變化不敏感。

但折反系統(tǒng)存在中心遮攔,會(huì)減少入射光能量,降低系統(tǒng) MTF值;反射面加工精度比折射面要求高;系統(tǒng)受折射材料限制,無法達(dá)到寬波段要求;視場(chǎng)分離設(shè)計(jì)較困難。

折反式望遠(yuǎn)系統(tǒng)


全反射式望遠(yuǎn)系統(tǒng):

全反射系統(tǒng)中參與成像的光學(xué)表面全部為反射面,是近年來各國(guó)光學(xué)設(shè)計(jì)專家重點(diǎn)研究的一種系統(tǒng)類型。全反射系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)如下:

1)反射式光學(xué)系統(tǒng)不存在色差,也不存在二級(jí)光譜色差,因此可以應(yīng)用于寬譜段成像,特別是用于衛(wèi)星遙感偵察和高光譜成像的光學(xué)系統(tǒng)。

2)反射式光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)靈活多變,可以借助折轉(zhuǎn)反射鏡來折疊光路,使結(jié)構(gòu)緊湊,可以用非球面獲得大孔徑、大視場(chǎng)、長(zhǎng)焦距等多種性能要求的系統(tǒng)。

3)反射式系統(tǒng)的零件數(shù)相對(duì)較少,重量較輕,結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。

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