CN103309019A - 紫外多波段全景成像仪光学系统 - Google Patents
紫外多波段全景成像仪光学系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103309019A CN103309019A CN2013102538279A CN201310253827A CN103309019A CN 103309019 A CN103309019 A CN 103309019A CN 2013102538279 A CN2013102538279 A CN 2013102538279A CN 201310253827 A CN201310253827 A CN 201310253827A CN 103309019 A CN103309019 A CN 103309019A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lens
- optical system
- ultraviolet
- multiband
- calcium fluoride
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Lenses (AREA)
Abstract
本发明涉及一种紫外多波段全景成像仪光学系统，涉及空间光学技术领域，解决现有紫外临边环形成像仪光学系统无法实现360°环形视场成像的问题。本系统由折反透镜、中继透镜组、滤光片与面阵探测器组成，光学系统采用紫外材料，波段范围可覆盖250nm～380nm，多波段成像通过选择不同中心波长的滤光片实现。系统孔径光阑位于中继透镜组内，360°环形视场入射光束经过折反透镜成虚像，其中，虚像像面位于折反透镜内，中继透镜组对折反透镜的虚像二次成像，最后成像于面阵探测器。该光学系统是将反射面和折射面集成在一起，系统较小，结构紧凑。适合作为卫星上用的紫外临边全景成像的光学系统，航天、航空大气遥感、对地观测等领域。
Description
技术领域
本发明涉及空间光学技术领域，具体涉及一种小型化的紫外多波段全景成像仪光学系统。
背景技术
全景成像仪是一种能够实现地球临边360°环形成像的空间光学遥感仪器，被广泛的应用在空间紫外光学遥感、臭氧观测、痕量气体监测等领域。为了获取更多的临边大气遥感信息，对全景成像仪的要求也越来越高。如仪器观测的视场越来越大，波段适应性越来越强等。
如在包含多个紫外波段空间大气遥感等领域，在波段250nm-380nm、临边高度10km-80km范围内，为获取更多遥感信息，需要对地球临边环形视场的紫外成像探测。目前，现有的紫外临边环形成像仪光学系统是采用多块平面镜拼接，使得成像仪的全部视场加起来形成部分环形视场。其成像原理为中心投影法。事实上，这种紫外临边成像仪光学系统是无法真正实现地球临边大气360°环形成像的，不能够满足目前航天、航空遥感获取更多信息的需求。
发明内容
本发明要解决现有技术中紫外临边环形成像仪光学系统无法真正实现地球临边大气360°环形成像的技术问题，提供一种小型化的，能够真正实现地球临边大气360°环形成像的紫外多波段全景成像仪光学系统。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：
紫外多波段全景成像仪光学系统，其包括：
使360°环形视场入射光束成虚像的折反透镜；
采用像方远心，对所述折反透镜形成的虚像进行二次成像的中继透镜组；
采集单色波段的滤光片；
用于生成全景图像的面阵探测器。
在上述技术方案中，所述的折反透镜、中继透镜组、滤光片及面阵探测器同轴排列。
在上述技术方案中，所述的折反透镜表面为球面，入射光需要经过折反透镜进行两次透射，两次反射。
在上述技术方案中，所述的中继透镜组具体包括依次同轴排列的第一块溶石英凹透镜、第一块氟化钙凸透镜、孔径光阑、第二块溶石英凹透镜、第二块氟化钙凸透镜、第三块氟化钙凸透镜、第三块溶石英凹透镜、第四块氟化钙凸透镜。
在上述技术方案中，所述的中继透镜组的各个透镜的边缘距离＞0.3mm，中心距离＞0.1mm。
本发明紫外多波段全景成像仪光学系统的有益效果是：
本发明提供的紫外多波段全景成像仪光学系统是在常规成像系统的前面加入反射面达到圆柱投影的目的，即在三维空间视场和有限的二维像平面建立一种新的投影关系将三维圆柱区域通过特殊的系统投影到二维平面的圆环区域，获得360度的全景视场。其成像范围大大超过遵循中心投影法的纯折射式系统，且容易构成f-θ系统。并且，该光学系统用两次反射获得环形视场，可将反射面和折射面集成在一起，系统较小，结构紧凑。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明实施例紫外多波段全景成像仪光学系统的结构示意图。
图2为本发明紫外多波段全景成像仪光学系统的全景成像原理图。
图中的附图标记表示为：
1、折反透镜，2、第一块溶石英凹透镜，3、第一块氟化钙凸透镜，4、孔径光阑，5、第二块溶石英凹透镜，6、第二块氟化钙凸透镜，7、第三块氟化钙凸透镜，8、第三块溶石英凹透镜，9、第四块氟化钙凸透镜，10、滤光片，11、探测器保护罩，12、探测器接收像面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做以详细说明。
本发明紫外多波段全景成像仪光学系统包括同轴排列的折反透镜、中继透镜组、滤光片及面阵探测器。该光学系统采用紫外材料，波段范围为250nm-380nm。多波段成像通过选择不同中心波长的滤光片实现。系统孔径光阑位于中继透镜组内，360°环形视场入射光束经过折反透镜成虚像，其虚像像面位于折反透镜内，中继透镜组采用像方远心，对折反透镜的虚像二次成像，最后成像于面阵探测器。
所述的折反透镜表面为球面，入射光需要经过折反透镜进行两次透射，两次反射。所述的中继透镜组具体包括依次同轴排列的第一块溶石英凹透镜、第一块氟化钙凸透镜、孔径光阑、第二块溶石英凹透镜、第二块氟化钙凸透镜、第三块氟化钙凸透镜、第三块溶石英凹透镜、第四块氟化钙凸透镜。所述的中继透镜组的各个透镜的边缘距离＞0.3mm，中心距离＞0.1mm。
本发明的紫外多波段全景成像仪光学系统的工作原理：本发明为把地球环形临边视场成像到面阵探测器像面上，采用了折反系统结构。为获得360°的全景视场，采用平面圆柱投影法，即在三维空间视场和有限的二维像平面建立一种新的投影关系将三维圆柱区域通过特殊的系统投影到二维平面的圆环区域，如附图2所示。环形像的宽度对应圆柱视场上与光轴形成的视场角，像面上的每个同心圆代表物空间与光轴成一定夹角的圆柱面的投影，灭点在圆心，其中张角α所对应的圆柱面是视场区域，2β角所围成的区域为视场的盲区。
实施例1
参见附图1，紫外多波段全景成像仪光学系统，该光学系统包括折反透镜1，第一块溶石英凹透镜2，第一块氟化钙凸透镜3，孔径光阑4，第二块溶石英凹透镜5，第二块氟化钙凸透镜6，第三块氟化钙凸透镜7，第三块溶石英凹透镜8，第四块氟化钙凸透镜9，滤光片10，探测器保护罩11，探测器接收像面12。所述环形目标出射的光束经折反透镜1后成虚像，虚像位于折反透镜1出射面左侧，第一块溶石英凹透镜2、第一块氟化钙凸透镜3、孔径光阑4、第二块溶石英凹透镜5、第二块氟化钙凸透镜6、第三块氟化钙凸透镜7、第三块溶石英凹透镜8与第四块氟化钙凸透镜9构成中继透镜组，该中继透镜组对折反透镜1形成的虚像进行二次成像，第一块溶石英凹透镜2与第一块氟化钙凸透镜3、第二块溶石英凹透镜5与第二块氟化钙凸透镜6、第三块氟化钙凸透镜7与第三块溶石英凹透镜8各自构成正负透镜组合，该结构主要用于矫正紫外波段色差。第四块氟化钙凸透镜9出射的紫外光束经滤光片10后为单色会聚光，最后经过探测器保护罩11到达探测器接收像面12。
本实施方式所述的折反透镜1与中继透镜组透镜2-9为同轴系统，要求各个表面中心在同一直线排列。
本实施方式所述的紫外多波段全景成像仪光学元件各表面均为球面或平面，光学系统设计的波段范围250nm～380nm，需要采集的单色波段可更换不同波段滤光片10实现。
实施例2
本实施例为实施例1的紫外多波段全景成像仪光学系统应用于空间遥感大气环形临边光谱成像探测，本实施例的紫外多波段全景成像仪光学系统焦距4.7mm，视场70.2°×72.4°，工作波段250nm-380nm。大气环形临边场景经折反透镜1、中继透镜组透镜2-9、滤光片10、探测器保护罩11入射到像面12上，滤光片10第一通道的波段中心波长为265nm，第二通道的中心范围为295nm，第三通道的中心范围为360nm，各通道变换通过更换滤光片10实现。光学系统总长175mm，折反透镜1口径52mm，第一表面曲率半径30mm，第二表面曲率半径78.89mm，第三表面曲率半径31.86mm，第四表面与第二表面为同一表面，第一表面镀增透膜，第二/四表面边缘部分镀反射膜，中间部分镀增透膜，第三表面镀反射膜。光学孔径光阑4口径为6.82mm，光学系统入瞳口径为2.71mm，系统F数为1.73。探测器接收像面12尺寸13.3mm×13.3mm，轨道高度400km时，地球环形临边方向空间分辨率4.7km。本实施例通过合理的采用了折反透镜1，可以很好的减小全景成像系统口径，该种光学系统结构紧凑，加工装调简单，更容易实现。
本发明可实现多波段紫外环形视场成像探测，适合作为卫星上用的紫外临边全景成像的光学系统，航天、航空大气遥感、对地观测等领域。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (5)
1.一种紫外多波段全景成像仪光学系统，其特征在于，其包括：
使360°环形视场入射光束成虚像的折反透镜；
采用像方远心，对所述折反透镜形成的虚像进行二次成像的中继透镜组；
采集单色波段的滤光片；
用于生成全景图像的面阵探测器。
2.根据权利要求1所述的紫外多波段全景成像仪光学系统，其特征在于，所述的折反透镜、中继透镜组、滤光片及面阵探测器同轴排列。
3.根据权利要求2所述的紫外多波段全景成像仪光学系统，其特征在于，所述的折反透镜表面为球面，入射光需要经过折反透镜进行两次透射，两次反射。
4.根据权利要求2所述的紫外多波段全景成像仪光学系统，其特征在于，所述的中继透镜组具体包括依次同轴排列的第一块溶石英凹透镜、第一块氟化钙凸透镜、孔径光阑、第二块溶石英凹透镜、第二块氟化钙凸透镜、第三块氟化钙凸透镜、第三块溶石英凹透镜、第四块氟化钙凸透镜。
5.根据权利要求4所述的紫外多波段全景成像仪光学系统，其特征在于，所述的中继透镜组的各个透镜的边缘距离＞0.3mm，中心距离＞0.1mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2013102538279A CN103309019A (zh) | 2013-06-24 | 2013-06-24 | 紫外多波段全景成像仪光学系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2013102538279A CN103309019A (zh) | 2013-06-24 | 2013-06-24 | 紫外多波段全景成像仪光学系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103309019A true CN103309019A (zh) | 2013-09-18 |
Family
ID=49134426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2013102538279A Pending CN103309019A (zh) | 2013-06-24 | 2013-06-24 | 紫外多波段全景成像仪光学系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103309019A (zh) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103901582A (zh) * | 2013-11-06 | 2014-07-02 | 张少军 | 一种360度高清环视全景镜头 |
| CN106769884A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-05-31 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 天底和临边共光路一体化光学系统 |
| CN106842517A (zh) * | 2017-01-19 | 2017-06-13 | 吉林省中业光电技术有限公司 | 一种高分辨力360°全景成像系统 |
| CN106873134A (zh) * | 2017-01-19 | 2017-06-20 | 吉林省中业光电技术有限公司 | 一种折反射超广角成像系统 |
| CN108181782A (zh) * | 2018-01-12 | 2018-06-19 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 无盲点的折返式全景成像仪 |
| CN108680254A (zh) * | 2018-05-22 | 2018-10-19 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种360度全景高光谱成像仪 |
| CN108917928A (zh) * | 2018-05-22 | 2018-11-30 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种360度全景多光谱成像仪 |
| WO2019056817A1 (zh) * | 2017-09-21 | 2019-03-28 | 浙江舜宇光学有限公司 | 光学成像系统 |
| CN109633892A (zh) * | 2019-01-31 | 2019-04-16 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种紫外、可见、近红外三波段共路光学系统 |
| CN109655163A (zh) * | 2018-12-25 | 2019-04-19 | 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 | 一种共视场多波段辐射强度时变特性测量装置 |
| CN110174176A (zh) * | 2019-05-13 | 2019-08-27 | 浙江大学 | 一种分块式多波段滤镜的掩膜板成像系统 |
| CN110824669A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-02-21 | 杭州环峻科技有限公司 | 一种8k高分辨全景环带光学镜头 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050259318A1 (en) * | 2003-02-21 | 2005-11-24 | Armstrong J J | Catadioptric imaging system exhibiting enhanced deep ultraviolet spectral bandwidth |
| CN101435914A (zh) * | 2008-12-09 | 2009-05-20 | 宁波理工监测科技股份有限公司 | 一种日盲紫外照相机镜头 |
-
2013
- 2013-06-24 CN CN2013102538279A patent/CN103309019A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050259318A1 (en) * | 2003-02-21 | 2005-11-24 | Armstrong J J | Catadioptric imaging system exhibiting enhanced deep ultraviolet spectral bandwidth |
| CN101435914A (zh) * | 2008-12-09 | 2009-05-20 | 宁波理工监测科技股份有限公司 | 一种日盲紫外照相机镜头 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 程惠全等: "《全景环形成像的转像系统设计》", 《光电工程》 * |
| 薛庆生等: "《用于大气临边探测的紫外全景成像仪光学设计》", 《光学学报》 * |
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103901582A (zh) * | 2013-11-06 | 2014-07-02 | 张少军 | 一种360度高清环视全景镜头 |
| CN103901582B (zh) * | 2013-11-06 | 2016-02-17 | 张少军 | 一种360度高清环视全景镜头 |
| CN106769884A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-05-31 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 天底和临边共光路一体化光学系统 |
| CN106873134B (zh) * | 2017-01-19 | 2019-01-22 | 吉林省中业光电技术有限公司 | 一种折反射超广角成像系统 |
| CN106873134A (zh) * | 2017-01-19 | 2017-06-20 | 吉林省中业光电技术有限公司 | 一种折反射超广角成像系统 |
| CN106842517A (zh) * | 2017-01-19 | 2017-06-13 | 吉林省中业光电技术有限公司 | 一种高分辨力360°全景成像系统 |
| CN106842517B (zh) * | 2017-01-19 | 2019-02-22 | 吉林省中业光电技术有限公司 | 一种高分辨力360°全景成像系统 |
| WO2019056817A1 (zh) * | 2017-09-21 | 2019-03-28 | 浙江舜宇光学有限公司 | 光学成像系统 |
| US10996449B2 (en) | 2017-09-21 | 2021-05-04 | Zhejiang Sunny Optical Co., Ltd | Optical imaging system |
| CN108181782A (zh) * | 2018-01-12 | 2018-06-19 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 无盲点的折返式全景成像仪 |
| CN108917928A (zh) * | 2018-05-22 | 2018-11-30 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种360度全景多光谱成像仪 |
| CN108917928B (zh) * | 2018-05-22 | 2020-09-01 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种360度全景多光谱成像仪 |
| CN108680254A (zh) * | 2018-05-22 | 2018-10-19 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种360度全景高光谱成像仪 |
| CN109655163A (zh) * | 2018-12-25 | 2019-04-19 | 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 | 一种共视场多波段辐射强度时变特性测量装置 |
| CN109655163B (zh) * | 2018-12-25 | 2020-11-13 | 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 | 一种共视场多波段辐射强度时变特性测量装置 |
| CN109633892A (zh) * | 2019-01-31 | 2019-04-16 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种紫外、可见、近红外三波段共路光学系统 |
| CN110174176A (zh) * | 2019-05-13 | 2019-08-27 | 浙江大学 | 一种分块式多波段滤镜的掩膜板成像系统 |
| CN110174176B (zh) * | 2019-05-13 | 2020-06-30 | 浙江大学 | 一种分块式多波段滤镜的掩膜板成像系统 |
| CN110824669A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-02-21 | 杭州环峻科技有限公司 | 一种8k高分辨全景环带光学镜头 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103309019A (zh) | 紫外多波段全景成像仪光学系统 | |
| CN109633879B (zh) | 一种高分辨率可见光中波红外双波段光学成像系统 | |
| US6304285B1 (en) | Method and apparatus for omnidirectional imaging | |
| US7649690B2 (en) | Integrated panoramic and forward optical device, system and method for omnidirectional signal processing | |
| US20030081952A1 (en) | Method and apparatus for omnidirectional three dimensional imaging | |
| CN103344334B (zh) | 基于有中间像离轴三反的宽光谱多通道成像光学系统 | |
| CN105467569B (zh) | 一种离轴三反射镜前置光学系统 | |
| US5841589A (en) | Panoramic optics assembly having an initial flat reflective element | |
| CN101545807A (zh) | 一种多狭缝凸面光栅成像光谱仪 | |
| CN102928077B (zh) | 双通道共光路小型化宽波段成像光谱仪光学系统 | |
| CN102508361A (zh) | 空间大视场超宽谱段多光谱成像光学系统 | |
| CN103017900A (zh) | 双通道共光路棱镜色散宽波段成像光谱仪光学系统 | |
| CN105807405B (zh) | 适用于大动态范围近半球视场恒定分辨率多光谱光学系统 | |
| CN102809824A (zh) | 空间大视场压缩光束多通道成像光学系统 | |
| US20150346582A1 (en) | Omnidirectional imaging device | |
| CN104238116A (zh) | 大视场高分辨率光电成像系统 | |
| CN212364707U (zh) | 一种基于同心双球面反射镜的离轴折反式中长波红外系统 | |
| CN101285931A (zh) | 多焦距多视场一次遮挡全反射式消像散光学系统 | |
| CN108760634A (zh) | 一种用于机载水色探测的紫外-可见-近红外成像光谱仪 | |
| CN108873280B (zh) | 一种基于球面反射镜的离轴折反式中长波红外系统 | |
| CN204165651U (zh) | 偏轴球面蓝宝石棱镜中波红外成像光谱仪 | |
| US20210278639A1 (en) | Optical imaging module having a hyper-hemispherical field and controlled distortion and compatible with an outside environment | |
| CN109061859B (zh) | 一种基于球面反射镜的同轴偏视场型长波红外系统 | |
| CN109239916B (zh) | 基于施密特望远镜和奥夫纳分光的高光谱成像仪光学系统 | |
| CN208902974U (zh) | 基于施密特望远镜和奥夫纳分光的高光谱成像仪光学系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130918 |