长焦距透射式准远心三线阵立体测绘光学系统的制作方法

专利名称：长焦距透射式准远心三线阵立体测绘光学系统的制作方法
技术领域：
本发明属于空间光学遥感器技术领域，涉及ー种应用于空间三线阵立体测绘相机的光学成像系统。
背景技术：
测绘相机的主要任务是对地球表面进行立体摄影，获取地物的多维图像数据，利用测绘处理技术对图像数据进行处理，精确测定地貌、地物形状、大小、属性和空间位置信息。立体成像的实现有多种方式，如单镜头三线阵、单线阵同轨、单线阵异轨、双线阵同轨、三镜头三线阵等，每种方式各有特点，所成立体像的精度也不同，对卫星平台稳定度的要求也不同。其中三镜头三线阵的方案精度最高，对平台稳定度的要求也较低。三线阵CCD相机，其构成与单线阵和双线阵相机不同，它具有从摄取的图像出发重构外方位元素的特点，使卫星姿态稳定性要求降低。这种相机安装有一定交会角的前视、后视和正视三个线阵(XD，相机沿卫星飞行方向安装。传输型测绘三线阵CXD相机的工作原理如图I所示，垂直对地成像的为正视相机，向前倾斜成像的为前视相机，向后倾斜成像的为后视相机，像面探测元采用TDICXD，三个CXD阵列A、B、C互相平行并与卫星飞行方向垂直。当卫星飞行时，每个CCD阵列以一个同步的周期连续扫描地面并产生三条相互重叠的航带图像AS、BS、CS，推扫所获取的航带图像AS、BS、CS的视角各不相同，从而构成立体影像。目前成功应用的三线阵立体测绘相机光学系统主要采用两种结构型式，即反射式三镜消像散系统和透射式系统。随着地面像元分辨率越来越高，相机的焦距也会越来越长，为满足测绘相机对地面覆盖的要求，可选择长焦距、视场角大、像质好的三反离轴系统，为了保证光学系统的使用要求，反射镜的加工难度极大，反射镜加工、检测和装调都不能采用传统的方法，光学设计切向子午畸变难以控制，系统工程化难度大；透射式系统的加工、检测和装调技术都较为成熟，工程可实施性高。
目前已付诸应用的测绘相机光学系统采用透射式结构型式的均为短焦距光学系统，尚无长焦距透射式系统成功应用的先例。

发明内容
本发明的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供了ー种适合于三线阵立体测绘空间遥感器的长焦距、透射式、准远心光学系统。本发明的技术解决方案是长焦距透射式准远心三线阵立体测绘光学系统，包括三套结构形式完全一致的子光学系统，每ー套子光学系统对应一台线阵相机，每ー套子光学系统均包括沿光线入射方向依次放置的前透镜组、光阑、中透镜组、后透镜组、半透半反棱镜和接收像面，测绘目标的辐射光束经过前透镜组调整光束口径后充满光阑出射，出射光束经过中透镜组和后透镜组调整角放大倍率后入射到半透半反棱镜，实现分光后在接收像面上成像；其中前透镜组包括沿光线入射方向依次放置的第一弯月正透镜、第二弯月正透镜和弯月负透镜，中透镜组包括沿光线入射方向依次放置的第一双凹负透镜和第一双凸正透镜，后透镜组包括沿光线入射方向依次放置的第二双凸正透镜、第二双凹负透镜和平凸正透镜，前透镜组、中透镜组和后透镜组所包括的八片透镜满足关系式
权利要求
1.长焦距透射式准远心三线阵立体测绘光学系统，其特征在于包括三套结构形式完全一致的子光学系统，每ー套子光学系统对应一台线阵相机，每ー套子光学系统均包括沿光线入射方向依次放置的前透镜组(I)、光阑出)、中透镜组(2)、后透镜组(3)、半透半反棱镜(4)和接收像面(5)，测绘目标的辐射光束经过前透镜组(I)调整光束口径后充满光阑出)出射，出射光束经过中透镜组(2)和后透镜组(3)调整角放大倍率后入射到半透半反棱镜(4)，实现分光后在接收像面(5)上成像；其中前透镜组(I)包括沿光线入射方向依次放置的第一弯月正透镜、第二弯月正透镜和弯月负透镜，中透镜组(2)包括沿光线入射方向依次放置的第一双凹负透镜和第一双凸正透镜，后透镜组(3)包括沿光线入射方向依次放置的第二双凸正透镜、第二双凹负透镜和平凸正透镜，前透镜组(I)、中透镜组(2)和后透镜组(3)所包括的八片透镜满足关系式
2.根据权利要求I所述的长焦距透射式准远心三线阵立体测绘光学系统，其特征在干所述的子光学系统还包括防辐照窗ロ(7)，所述的防辐照窗ロ(7)置于前透镜组(I)的光线入射方向ー侧。
3.根据权利要求I或2所述的长焦距透射式准远心三线阵立体测绘光学系统，其特征在干所述的子光学系统入射光束边缘视场主光线与子光学系统光轴的夹角0^*3°，子光学系统入射到像面的光束边缘视场主光线与子光学系统光轴的夹角《2为1.5°，光学系统角放大倍率「= W2Zco1 = 0. 5o
4.根据权利要求I或2所述的长焦距透射式准远心三线阵立体测绘光学系统，其特征在于所述的八片透镜的材料均为无色光学玻璃，每一片透镜与空气接触的表面镀有增透膜。
5.根据权利要求I或2所述的长焦距透射式准远心三线阵立体测绘光学系统，其特征在于所述的接收像面(5)为采用光学拼接或者机械拼接的面阵CCD、线阵CCD或TDICCD探测器接收面。
6.根据权利要求2所述的长焦距透射式准远心三线阵立体测绘光学系统，其特征在干所述的防辐照窗ロ(7)的光线出射面上镀有增透膜。
全文摘要
长焦距透射式准远心三线阵立体测绘光学系统，包括三套结构形式完全一致的子光学系统，每一套子光学系统均包括沿光线入射方向依次放置的前透镜组(1)、光阑(6)、中透镜组(2)、后透镜组(3)、半透半反棱镜(4)和接收像面(5)，测绘目标的辐射光束经过前透镜组(1)调整光束口径后充满光阑(6)出射，出射光束经过中透镜组(2)和后透镜组(3)调整角放大倍率后入射到半透半反棱镜(4)，实现分光后在接收像面(5)上成像。本发明光学系统具有长焦距透射式、准远心、零畸变、内方位元素稳定性好、光机结构集成度高等优点，通过前、正、后视相机的合理布设，可实现对目标景物地形、地貌的较高比例尺的稳定的测绘功能。
文档编号G02B1/11GK102829767SQ20121024202
公开日2012年12月19日 申请日期2012年7月13日 优先权日2012年7月13日
发明者汤天瑾, 周峰, 黄颖, 兰丽艳, 高卫军, 王长杰, 朱永红, 孙立 申请人:北京空间机电研究所