小型化多光谱相机系统的设计

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1、学号：S14020157硕士学位论文小型化多光谱相机系统的设计研究生姓名：邢天祥学科、专业：光学工程二○一六年十二月长春理工大学硕士、博士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕士（博士）学位论文，《小型化多光谱相机系统设计》是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：年月日长春理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“长春

2、理工大学硕士、博士学位论文版权使用规定”，同意长春理工大学保留并向中国科学信息研究所、中国优秀博硕士学位论文全文数据库和CNKI系列数据库及其它国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长春理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。作者签名：年月日导师签名：年月日分类号：TH744密级：公开UDC：编号：小型化多光谱相机系统的设计TheDesignofMiniatureMultispectralCamerSystem学位授予单位及代码：长春理工大学

3、（10186）工程领域名称及代码：光学工程（080300）研究方向：现代光学技术及工程应用申请学位级别：硕士指导教师：刘智颖研究生：邢天祥论文起止时间：2015.09—2016.12摘要成像光谱仪自从面世以来，便被应用于空间遥感领域。随着搭载平台的逐步小型化，如小卫星、无人机等小型平台，以及野外应用的需求，小型化的成像光谱仪在农业、军事、医药、科研等领域的需求也越来越突出。本文首先对小型化光谱相机的系统参数与分光方式进行了计算与分析。基于棱镜的能量透过率高，成像谱段宽，结构简单，性能稳定等特点，设计中采用了棱镜方式进行分光。为了解决单棱镜的色散非线性问题，选

4、择使用双阿米西棱镜结构，并对其中棱镜的顶角与材料进行了计算，应用Zemax软件对其谱线弯曲、色畸变和角色散率进行了模拟分析。光谱相机由前置望远系统、准直系统与会聚系统三部分组成，采用分别设计再组合的设计方法。根据技术要求，首先确定前置望远系统的技术参数指标，并在此基础上根据视场和孔径匹配原则确定了准直系统和会聚系统的相应技术参数。经过参数分析，前置望远系统选择双高斯结构作为初始结构，会聚系统和准直系统选择专利结构作为初始结构，完成了光谱相机的优化设计。光谱相机的光谱范围为400nm-1000nm，系统焦距为34.51mm，相对孔径为1/3.47，光谱分辨率为

5、4nm@400nm与18nm@1000nm，各波段MTF曲线在90lp/mm处基本大于0.3，满足系统技术要求且像质良好。系统总长为294mm满足小型化要求，在公差分析过程中，分别讨论了元件加工与实际材料误差对光谱相机像质的影响。关键词：小型化；光谱成像；阿米西棱镜；系统设计；公差分析AbstractSinceit’sinception,imagingspectrometershavebeenusedinthefieldofspaceremotesensing.Withthegradualminiaturizationoftheplatform,suchas

6、smallsatellites,unmannedaerialvehiclesandothersmallplatforms,aswellastheneedsoffieldapplications,thedemandofminiatureimagingspectrometerismoreandmoreprominentinagriculture,military,medicine,scientificresearchandotherareas.Inthispaper,thesystemparametersandspectralmodeoftheminiaturi

7、zedspectralcameraarecalculatedandanalyzed.Takingintoaccountthehighenergytransmission,widespectralwidth,simplestructureandstableperformanceoftheprism,theprismareusedasbeamsplittingcomponent.Inordertosolvetheproblemofnonlineardispersion,wechoosetousedoubleAmisiprism.Thevertexangleand

8、thematerialofthedoubleAmis