!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!：（1002-15822003）04-0498-02第29卷第4期2003年7月光学技术OPTICALTECHNI@UEVol.29No.4July2003一种成像光谱仪前置物镜的设计樊学武，陈荣利，刘卜，马卫红，李英才摘"（中国科学院西安光学精密机械研究所空间光学室，陕西西安71008）要：未来的成像光谱仪要求其光学系统在宽视场和宽波段范围内有高的空间分辨率和光谱分辨率。提出了一种无遮栏三反射镜系统的设计方法。所设计的三反射镜消像散系统包括两个非球面凹反射镜和一个凸球面反射镜。系统的视场角可达到5，并实现了平场、远心光路的设计，可满足大视场高分辨成像光谱仪前置物镜的使用要求。关键词：成像光谱仪；离轴三反射镜；远心；平场文献标识码：A：O433.1；O435.10pticaldesignofprefixingobjectiveofimagingspectrometer（XianinstituteofPrecisionOpticsandmechanics，Xian71008，China）paceOpticsLaboratory，Abstract：Futureimagingspectrometer’sopticalsystemshouldhavehighspatialresolutionandspectrometricresolution.Adesignmethodofaoff-axisthree-mirrorreflectivesystemispresented.Thethree-mirroranastigmaticsystemincludestwoas-irrorsandasphericalconvexmirror.Itsfieldangleexceeds5degrees.Thedesignisconfiguredforatelecen-phericalconcavemandthereCuirementsonimagingspectometer’sopticalsystemcanbemet.tricflatfocalplane，Keywords：imagingspectrometer；off-axisthree-mirroropticalsystem；telecentricsystem；flatfocalplaneFANxue-wu，CHENRon9-li，LIUBo，MAWei-hon9，LIyin9-cai引言法达到4.5视场的。本文介绍了一种离轴三反射系统的设计方法，并给出了设计实例。所设计的系统为三镜共轴、平场、远心，三镜均为二次曲面，且加工简单、装调容易。传统的目标图像一般都是几何影像信息。随着光学技术的发展，人们提出了光谱扫描仪的概念，但它只能提供目标在有限几个谱段范围的光谱信息。为了克服多光谱扫描仪光谱信息量少的缺点，美国JPL试验室在20世纪80年代初提出了光谱成像技术。首先进入应用的是基于光栅或棱镜的色散型光谱仪，随后是干涉型成像光谱仪。但随着科学技术的不断发展，特别是航空航天事业的飞速发展，人们对光谱成像仪的技术指标要求越来越高，主要表现在空间分辨率、光谱分辨率、光谱范围和对弱信号的探测能力方面。相应地对成像光谱仪的前置光学系统的要求也越来越高。由于起初视场较小，焦距较短，光谱分辨率较低，因此只能满足一般的透射系统的要求。随着焦距的增大和光谱分辨率的提高，透射系统的设计也变得较为困难。又因为要求前置系统的焦距越来越大，色差越来越小，因此光学系统也应该有相应的型式。反射式光学系统具有体积小、无色差等优点而引起了人们的广泛关注，但反射镜系统可优化的变量少，不能满足大视场的要求。二反射镜系统是无"收稿日期：2002-11-29；收到修改稿日期：2003-01-072设计思想和方法对于成像光谱仪前置物镜系统来说，一般为了避免对后面的干涉仪和傅里叶变换透镜的遮栏以及使光偏振特性不随视场发生变化，都要求光学系统为远心光路系统。由于离轴三反射镜系统是在共轴三反射镜系统求得初始结构参数的基础上优化而来的，因此首先需求解共轴三反射镜系统的初始结构参数。共轴三反射镜的结构如图1所示。光线从左边入射，依次经主镜、次镜和三镜的反射到达像面。它们的结构参数为：三个面的曲率半径分别为!1，主镜到次镜的距离为"1，次镜到三镜的距!2，!3，离为"2，三镜到像面的距离为#三个反射面的非3，2，2，2。球面系数分别为$物1$2$3假定入瞳位于主镜上，体位于无限远，并引入如下参数：次镜对主镜的遮栏比为!三镜对次镜的遮栏比为!次镜的放大率1，2，作者简介：樊学武（，男，湖北省汉川市人，中国科学院西安光学精密机械研究所空间光学室博士研究生，主要从事光学设计、光学1972-）检测方面的研究。498第4期［1］有：为!，三镜的放大率为!，对于反射系统n112樊学武，等：一种成像光谱仪前置物镜的设计求，为了使给定的有关结构方面的条件与系统的长度之...