r>[0032]—种用于近红外光谱感知节点的入射光学系统，包括近红外光光源、沿入射光传播方向依次设置的平凸透镜1、正柱面镜2和感光元件3，所述入射光依次穿过平凸透镜I的凸面侧和平面侧，所述入射光依次穿过正柱面镜2的凸柱面侧和平面侧，所述近红外光最终进入感光元件3。
[0033]所述近红外光光源为太阳光照射待探测物体后的反射光，具体是波长范围为1350nm至1550nm波段的近红外光。
[0034]实施例2、
[0035]如实施例1所述的一种用于近红外光谱感知节点的入射光学系统，其区别在于，所述平凸透镜I的凸面侧的曲率半径为52.51mm;所述正柱面镜2的凸柱面侧的曲率半径为51.85mmο
[0036]所述平凸透镜I的焦距为101.6mm、中心厚度为4mm，通光孔径为25.4mm。
[0037]所述正柱面镜2的焦距为100mm、中心厚度为3.16mm，通光孔径为25mm。
[0038]所述平凸透镜I和正柱面镜2的中心距为5.58mm，所述平凸透镜I的凸面侧顶点到所述感光元件3的距离总长为53.76mm。
[0039]实施例3、
[0040]如实施例2所述的一种用于近红外光谱感知节点的入射光学系统，其区别在于，所述平凸透镜I和正柱面镜2均由H-K9L冕牌玻璃制成。所述平凸透镜I的焦距公差±1%，尺寸公差0.0-0.lmm，中心厚度公差±0.1mm;所述正柱面镜2的焦距公差±2%，尺寸公差0.0-0.1_，中心厚度公差±0.1_。
[0041 ] 所述平凸透镜I和正柱面镜2的两侧均镀1050nm至1620nm波段的增透膜，单层增透膜透过率大于99.5%。
[0042]所述感光元件3是带有64通道线性渐变滤光片的256元线列InGaAs探测器，其光敏面4是尺寸为12.8_ X 0.5mm的矩形。
[0043]结合上述实施例1、2、3，在实际装配中，所述入射光学系统的机械装配示意图如图4所示:包括装有镜片的内部镜筒5，固定并调节内部镜筒5距离的外部镜筒8，平凸透镜1，正柱面镜2，调节镜片之间距离的隔离环6，固定镜片作用的压圈7，内部镜筒5和外部镜筒8均由固定螺丝9固定，整形后的入射光线进入感光元件的光敏面4。
[0044]具体而言，平凸透镜I率先安装在内部镜筒5，凸面侧向外;然后安装正柱面镜2，凸面侧向外，平凸透镜I和正柱面镜2之间用隔离环6调节控制两镜片的中心距，然后两镜片由压圈7固定在内部镜筒5;内部镜筒5由外部镜筒8两侧的固定螺丝9进行固定和调节，通过调节内部镜筒5到感光元件3的距离可以改变系统视场范围；外部镜筒8由其底部的固定螺丝9固定在感知节点外壳。正柱面镜2在安装过程中保证其光焦度为零的方向与光敏面的方向相一致。
[0045]实施例4、
[0046]如实施例1-3所述光学系统的工作方法，包括:
[0047]波长为1350nm至1550nm波段的近红外光光源首先进入平凸透镜1，受入瞳限制，入射光线为直径25.4mm的圆形光束，经平凸透镜I折射后光线发生汇聚；进入正柱面镜2的光线是经平凸透镜I整形后的圆形光束，光束直径变小、并在感光元件3的光敏面处形成一椭圆形线条光斑，光斑长度与光敏面4尺寸相一致。由于正柱面镜2在水平方向无光焦度，因此经正柱面镜2 二次整形后的入射光线在感光元件3的光敏面4处形成一椭圆形线条光斑。图3所示为整形后的入射光线在光敏面4处的点列图，图中每个小网格线间距2mm。整形后的光斑形状与光敏面尺寸(12.8X0.5mm)相一致，达到光束整形和能量汇聚的效果。
【主权项】
1.一种用于近红外光谱感知节点的入射光学系统，其特征在于，该系统包括近红外光光源、沿入射光传播方向依次设置的平凸透镜、正柱面镜和感光元件，所述入射光依次穿过平凸透镜的凸面侧和平面侧，所述入射光依次穿过正柱面镜的凸柱面侧和平面侧，所述近红外光最终进入感光元件。2.根据权利要求1所述的一种用于近红外光谱感知节点的入射光学系统，其特征在于，所述近红外光光源为太阳光照射待探测物体后的反射光，具体是波长范围为1350nm至1550nm波段的近红外光。3.根据权利要求1所述的一种用于近红外光谱感知节点的入射光学系统，其特征在于，所述平凸透镜的凸面侧的曲率半径为52.51mm;所述正柱面镜的凸柱面侧的曲率半径为51.85mm04.根据权利要求3所述的一种用于近红外光谱感知节点的入射光学系统，其特征在于，所述平凸透镜的焦距为101.6mm、中心厚度为4mm，通光孔径为25.4mm;所述正柱面镜的焦距为100mm、中心厚度为3.16mm，通光孔径为25mm。5.根据权利要求4所述的一种用于近红外光谱感知节点的入射光学系统，其特征在于，所述平凸透镜和正柱面镜均由H-K9L冕牌玻璃制成；优选的，所述平凸透镜的焦距公差±I %，尺寸公差0.0-0.lmm，中心厚度公差±0.1mm;所述正柱面镜的焦距公差±2%，尺寸公差0.0-0.1_，中心厚度公差±0.1_。6.根据权利要求4所述的一种用于近红外光谱感知节点的入射光学系统，其特征在于，所述平凸透镜和正柱面镜的中心距为5.58mm，所述平凸透镜的凸面侧顶点到所述感光元件的距离总长为53.76mm。7.根据权利要求4所述的一种用于近红外光谱感知节点的入射光学系统，其特征在于，所述平凸透镜和正柱面镜的两侧均镀1050nm至1620nm波段的增透膜，单层增透膜透过率大于 99.5%08.根据权利要求1所述的一种用于近红外光谱感知节点的入射光学系统，其特征在于，所述感光元件是带有64通道线性渐变滤光片的256元线列InGaAs探测器，其光敏面是尺寸为 12.8mm X 0.5mm 的矩形。9.如权利要求1-8任意一项所述光学系统的工作方法，其特征在于，该方法包括: 波长为1350nm至1550nm波段的近红外光光源首先进入平凸透镜，受入瞳限制，入射光线为直径25.4mm的圆形光束，经平凸透镜折射后光线发生汇聚；进入正柱面镜的光线是经平凸透镜整形后的圆形光束，光束直径变小、并在感光元件的光敏面处形成一椭圆形线条光斑，光斑长度与光敏面尺寸相一致。
【专利摘要】一种用于近红外光谱感知节点的入射光学系统，包括近红外光光源、沿入射光传播方向依次设置的平凸透镜、正柱面镜和感光元件，所述入射光依次穿过平凸透镜的凸面侧和平面侧，所述入射光依次穿过正柱面镜的凸柱面侧和平面侧，所述近红外光最终进入感光元件。用于对1350nm至1550nm波段的近红外光进行光束整形和能量汇聚，该系统采用两片透镜，目的是将入瞳处圆形光束整形为与线列探测器光敏面尺寸相一致的线条型光束，不但减少光能损失，而且有利于降低系统的整体成本和体积。
【IPC分类】G02B3/00, G02B3/06, G02B27/09, G02B1/00
【公开号】CN105572880
【申请号】CN201610169724
【发明人】王丽丽, 庄新港
【申请人】山东大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年3月23日