專利名稱：長焦距透射式準(zhǔn)遠心三線陣立體測繪光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于空間光學(xué)遙感器技術(shù)領(lǐng)域，涉及ー種應(yīng)用于空間三線陣立體測繪相機的光學(xué)成像系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
測繪相機的主要任務(wù)是對地球表面進行立體攝影，獲取地物的多維圖像數(shù)據(jù)，利用測繪處理技術(shù)對圖像數(shù)據(jù)進行處理，精確測定地貌、地物形狀、大小、屬性和空間位置信息。立體成像的實現(xiàn)有多種方式，如單鏡頭三線陣、單線陣同軌、單線陣異軌、雙線陣同軌、三鏡頭三線陣等，每種方式各有特點，所成立體像的精度也不同，對衛(wèi)星平臺穩(wěn)定度的要求也不同。其中三鏡頭三線陣的方案精度最高，對平臺穩(wěn)定度的要求也較低。三線陣CCD相機，其構(gòu)成與單線陣和雙線陣相機不同，它具有從攝取的圖像出發(fā)重構(gòu)外方位元素的特點，使衛(wèi)星姿態(tài)穩(wěn)定性要求降低。這種相機安裝有一定交會角的前視、后視和正視三個線陣(XD，相機沿衛(wèi)星飛行方向安裝。傳輸型測繪三線陣CXD相機的工作原理如圖I所示，垂直對地成像的為正視相機，向前傾斜成像的為前視相機，向后傾斜成像的為后視相機，像面探測元采用TDICXD，三個CXD陣列A、B、C互相平行并與衛(wèi)星飛行方向垂直。當(dāng)衛(wèi)星飛行時，每個CCD陣列以一個同步的周期連續(xù)掃描地面并產(chǎn)生三條相互重疊的航帶圖像AS、BS、CS，推掃所獲取的航帶圖像AS、BS、CS的視角各不相同，從而構(gòu)成立體影像。目前成功應(yīng)用的三線陣立體測繪相機光學(xué)系統(tǒng)主要采用兩種結(jié)構(gòu)型式，即反射式三鏡消像散系統(tǒng)和透射式系統(tǒng)。隨著地面像元分辨率越來越高，相機的焦距也會越來越長，為滿足測繪相機對地面覆蓋的要求，可選擇長焦距、視場角大、像質(zhì)好的三反離軸系統(tǒng)，為了保證光學(xué)系統(tǒng)的使用要求，反射鏡的加工難度極大，反射鏡加工、檢測和裝調(diào)都不能采用傳統(tǒng)的方法，光學(xué)設(shè)計切向子午畸變難以控制，系統(tǒng)工程化難度大；透射式系統(tǒng)的加工、檢測和裝調(diào)技術(shù)都較為成熟，工程可實施性高。
目前已付諸應(yīng)用的測繪相機光學(xué)系統(tǒng)采用透射式結(jié)構(gòu)型式的均為短焦距光學(xué)系統(tǒng)，尚無長焦距透射式系統(tǒng)成功應(yīng)用的先例。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了ー種適合于三線陣立體測繪空間遙感器的長焦距、透射式、準(zhǔn)遠心光學(xué)系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是長焦距透射式準(zhǔn)遠心三線陣立體測繪光學(xué)系統(tǒng)，包括三套結(jié)構(gòu)形式完全一致的子光學(xué)系統(tǒng)，每ー套子光學(xué)系統(tǒng)對應(yīng)一臺線陣相機，每ー套子光學(xué)系統(tǒng)均包括沿光線入射方向依次放置的前透鏡組、光闌、中透鏡組、后透鏡組、半透半反棱鏡和接收像面，測繪目標(biāo)的輻射光束經(jīng)過前透鏡組調(diào)整光束口徑后充滿光闌出射，出射光束經(jīng)過中透鏡組和后透鏡組調(diào)整角放大倍率后入射到半透半反棱鏡，實現(xiàn)分光后在接收像面上成像；其中前透鏡組包括沿光線入射方向依次放置的第一彎月正透鏡、第二彎月正透鏡和彎月負透鏡，中透鏡組包括沿光線入射方向依次放置的第一雙凹負透鏡和第一雙凸正透鏡，后透鏡組包括沿光線入射方向依次放置的第二雙凸正透鏡、第二雙凹負透鏡和平凸正透鏡，前透鏡組、中透鏡組和后透鏡組所包括的八片透鏡滿足關(guān)系式
權(quán)利要求
1.長焦距透射式準(zhǔn)遠心三線陣立體測繪光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于包括三套結(jié)構(gòu)形式完全一致的子光學(xué)系統(tǒng)，每ー套子光學(xué)系統(tǒng)對應(yīng)一臺線陣相機，每ー套子光學(xué)系統(tǒng)均包括沿光線入射方向依次放置的前透鏡組(I)、光闌出)、中透鏡組(2)、后透鏡組(3)、半透半反棱鏡(4)和接收像面(5)，測繪目標(biāo)的輻射光束經(jīng)過前透鏡組(I)調(diào)整光束口徑后充滿光闌出)出射，出射光束經(jīng)過中透鏡組(2)和后透鏡組(3)調(diào)整角放大倍率后入射到半透半反棱鏡(4)，實現(xiàn)分光后在接收像面(5)上成像；其中前透鏡組(I)包括沿光線入射方向依次放置的第一彎月正透鏡、第二彎月正透鏡和彎月負透鏡，中透鏡組(2)包括沿光線入射方向依次放置的第一雙凹負透鏡和第一雙凸正透鏡，后透鏡組(3)包括沿光線入射方向依次放置的第二雙凸正透鏡、第二雙凹負透鏡和平凸正透鏡，前透鏡組(I)、中透鏡組(2)和后透鏡組(3)所包括的八片透鏡滿足關(guān)系式
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的長焦距透射式準(zhǔn)遠心三線陣立體測繪光學(xué)系統(tǒng)，其特征在干所述的子光學(xué)系統(tǒng)還包括防輻照窗ロ(7)，所述的防輻照窗ロ(7)置于前透鏡組(I)的光線入射方向ー側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的長焦距透射式準(zhǔn)遠心三線陣立體測繪光學(xué)系統(tǒng)，其特征在干所述的子光學(xué)系統(tǒng)入射光束邊緣視場主光線與子光學(xué)系統(tǒng)光軸的夾角0^*3°，子光學(xué)系統(tǒng)入射到像面的光束邊緣視場主光線與子光學(xué)系統(tǒng)光軸的夾角《2為1.5°，光學(xué)系統(tǒng)角放大倍率「= W2Zco1 = 0. 5o
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的長焦距透射式準(zhǔn)遠心三線陣立體測繪光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述的八片透鏡的材料均為無色光學(xué)玻璃，每一片透鏡與空氣接觸的表面鍍有增透膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的長焦距透射式準(zhǔn)遠心三線陣立體測繪光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述的接收像面(5)為采用光學(xué)拼接或者機械拼接的面陣CCD、線陣CCD或TDICCD探測器接收面。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的長焦距透射式準(zhǔn)遠心三線陣立體測繪光學(xué)系統(tǒng)，其特征在干所述的防輻照窗ロ(7)的光線出射面上鍍有增透膜。
全文摘要
長焦距透射式準(zhǔn)遠心三線陣立體測繪光學(xué)系統(tǒng)，包括三套結(jié)構(gòu)形式完全一致的子光學(xué)系統(tǒng)，每一套子光學(xué)系統(tǒng)均包括沿光線入射方向依次放置的前透鏡組(1)、光闌(6)、中透鏡組(2)、后透鏡組(3)、半透半反棱鏡(4)和接收像面(5)，測繪目標(biāo)的輻射光束經(jīng)過前透鏡組(1)調(diào)整光束口徑后充滿光闌(6)出射，出射光束經(jīng)過中透鏡組(2)和后透鏡組(3)調(diào)整角放大倍率后入射到半透半反棱鏡(4)，實現(xiàn)分光后在接收像面(5)上成像。本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)具有長焦距透射式、準(zhǔn)遠心、零畸變、內(nèi)方位元素穩(wěn)定性好、光機結(jié)構(gòu)集成度高等優(yōu)點，通過前、正、后視相機的合理布設(shè)，可實現(xiàn)對目標(biāo)景物地形、地貌的較高比例尺的穩(wěn)定的測繪功能。
文檔編號G02B1/11GK102829767SQ20121024202
公開日2012年12月19日 申請日期2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月13日
發(fā)明者湯天瑾, 周峰, 黃穎, 蘭麗艷, 高衛(wèi)軍, 王長杰, 朱永紅, 孫立 申請人:北京空間機電研究所