成像光谱仪宽视场离轴三反望远系统的光学设计

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1、航天返回与遥感第33卷第2期SPACECRAFTRECOVERY＆REMOTESENSING2012年04月28成像光谱仪宽视场离轴三反望远系统的光学设计李欢周峰(北京空间机电研究所，北京100076)摘要视场宽、结构紧凑、质量轻是空间光学系统设计研究的热点。文章从离轴三反望远系统的应用技术指标分析、设计思想、设计流程及光学系统优化4个方面，研究了成像光谱仪用宽视场、大相对孔径离轴三反消像散望远系统的设计问题，设计出一个光谱范围0．4～2．51xm、焦距f'=700mm、相对孔径f／4、线视场角20~的离轴三反望远系统．

2、次镜为球面。主镜和三镜非球面最高次数为4次，在Nyquist频率27．8对线／mm处．调制传递函数值均大于0．87关键词望远系统光学设计宽视场三反镜系统中图分类号：0439文献标识码：A文章编号：1009—8518(2012)02—0028—06DOI：10．3969／j．issn．1009-8518．2012．02．005OpticalDesignofWide-fieldOf-axisThree-mirrorTelescopeSystemsLIHuanZHOUFeng(BeijingInstituteofSpaceMe

3、chanics&Electricity，Beijing100076，China)AbstractWidefieldofview，compactconfigurationandlightmasswerestudyhotspotsonthedesignofimagingsystemsinspaceoptics．Thepaperdescribesthestudyofthedesignofoff-axisthree—mirroranastigmatictelescopesystemswithwidefieldofviewandl

4、argerelativeapertureofimagingspectrometers，intermsofthefouraspectsofappliedspecificationsanalysis，designthinking，designflow，anddesignoptimizationoftheof—axisthree—mirroranastigmatictelescopessystem．Anoff-axisthree-mirrortelescopesystemwith700mmfocallength，f，／4rel

5、ativeapertureand20。fieldangleisworkedout．Thehighestdegreeisfouroftheof—axisthree—mirroranastigmatictelescopesystemoftheimagingspectrometer．Itsspectralrangeis0．4-2．5m，andthemoduletranslatefunctionisover0．87whenNyquistfrequencyisat27．8lp／mm．Keywordstelescopesystem；

6、opticaldesign；wide-field；three——mirorsystem1引言成像光谱仪光学系统包括望远系统和光谱仪光学系统两部分。离轴三反消像散[](ThreeMirorAnastigmatic，TMA)系统具有无遮拦、宽视场、大孔径、小尺寸等特点，有利于实现高的分辨率和系统透过率。近年来．被越来越多的应用在成像光谱仪的望远系统上。收稿日期：2011-1l一11基金项目：国家863计划项目(2011AA7026051)第2期李欢等：成像光谱仪宽视场离轴三反望远系统的光学设计29如美国国家航空航天管理局(A

7、mericanNationalAeronauticsandSpaceAdministration．NASA)研制的超光谱成像仪(HyperspectralSpaceborneImager，HSIt2~)、美国海军地图观察者计划(NavalEarthMapObserver，NEMO)卫星上的海岸带成像光谱仪(CoastalOceanImagingSpectrometer，COISt31)、地球观测卫星1号(thefirstEarthOrbitersatellite。EO一1)上的HyperionE4j，德国即将发射的环境地

8、图分析规划卫星(TheEnvironmentalMappingandAnalysisProgram，EnMAP【5】)上的超光谱成像仪望远系统均采用离轴TMA结构。HSI和COIS的望远系统焦距同为360mm．F数同为3，视场角分别为3。和2．86。，Hyperion望远系统焦距为l320ram，F数为11．视场角为