[發明專利]一種縱向、橫向分開聚焦的光譜儀聚焦成像系統

無效

• 申請號: 200810062654.1
• 申請日: 2008-07-03
• 公開（公告）號: CN101324467A
• 公開（公告）日: 2008-12-17
• 發明（設計）人: 虞潛
• 申請（專利權）人: 虞潛
• 主分類號: G01J3/02
• 分類號: G01J3/02;G01J3/28;G02B17/08;G02B27/09
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司
• 代理人: 王洪新

技術領域

本發明涉及一種光學儀器的聚焦成像系統，具體是光譜儀器的聚焦成像系統。

背景技術

光譜儀器是一種常用的科學儀器，它的基本作用是測定被研究光的光譜組成，包括光波波長、強度、輪廓和寬度。現有光譜儀器有多種形式，采用棱鏡或光柵分光的光譜儀器都是由準直系統3，色散系統4，聚焦成像系統6及接收系統7組成的。準直系統，色散系統，成像系統均可以各自或同時采用反射式，準直系統，色散系統和成像系統之中的兩者或三者也可能重合成一個系統，從而形成多種多樣的光譜儀器結構。

光譜儀器(圖1所示)的工作原理是：被測光被引入到狹縫1上，光通過狹縫和準直鏡2，變成平行光再投射到色散系統4，通過色散系統，不同波長的光被分散成不同方向的平行光，再經過聚焦成像鏡5，不同波長的光被聚焦成像到像面上不同的位置，像面上得到了各波長的狹縫像。接收系統7接收到不同位置的光強也就得到了各波長的光輻射值。接收系統可以是人眼，膠片或光電轉換裝置；其中光電轉換裝置又可以是單個光電轉換器件加上相應的處理電路和多個光電轉換器的陣列(如CCD圖像傳感器，CMOS圖像傳感器，光電二極管陣列)加上相應的處理電路。在其他條件不變的前提下，擴大狹縫以攝入更多的光能量可以提高光譜儀器的靈敏度，但是擴大狹縫的寬度(圖1紙面的上下方向)會導致光譜儀器的分辨率的下降；而增加狹縫的高度(與圖1紙面垂直的方向)必須同時增加接收系統接收傳感面的高度，因為現在光譜儀器的聚焦成像系統是旋轉對稱的，它的縱向橫向放大率是一致的，要保證分辨率不改變，必須保證橫向放大率不變，那么縱向放大率也不能改變。所以狹縫的高度增加，其像的高度也隨之增加了，接收系統接收傳感面的高度也要跟著增加，這不僅會增大成本，特別是采用多個光電轉換器的陣列的接收系統；而且，增加接收傳感面的高度也就是說增大了傳感面的面積，器件噪聲也可能增大。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服上述背景技術的不足，提供一種光譜儀器的改進，該光譜儀應具有靈敏度高、分辨率高的特點。

本發明提出的技術方案是：

一種縱向、橫向分開聚焦的光譜儀聚焦成像系統，設置在光譜儀的色散系統與接收系統之間，其特征在于：所述的聚焦成像系統包括橫向聚焦成像系統和縱向聚焦成像系統，兩個系統相互垂直獨立設置，經色散系統分散的平行光依次通過相互垂直的橫向聚焦成像系統和縱向聚焦成像系統后，由接收系統接收。

所述的橫向聚焦成像系統和縱向聚焦成像系統分別由縱向設置的柱面鏡系統和橫向設置的柱面鏡系統構成，使得經過色散系統的光先進行橫向聚焦成像，然后進行縱向聚焦成像。

所述的縱向設置的柱面鏡系統的放大率大于橫向設置的柱面鏡系統的放大率。

所述的縱向設置的柱面鏡系統為凸柱面透鏡系統。

所述的縱向設置的柱面鏡系統為凹柱面反射鏡。

所述的橫向設置的柱面鏡系統為凸柱面透鏡系統。

所述的橫向設置的柱面鏡系統為凹柱面反射鏡。

本發明的工作原理是：由于光譜儀中的聚焦成像系統由兩個相互垂直獨立的柱面鏡系統組成，從色散系統過來的不同方向的平行光首先經過縱向設置的柱面鏡系統，只進行了橫向聚焦(縱向沒有變化)，然后穿過橫向設置的柱面鏡系統，這些光線又一次進行了縱向聚焦(橫向沒有變化)，最后投射到像面上，由接收系統接收。

本發明提供的光譜儀器聚焦成像系統，由于縱向設置的柱面鏡系統與橫向設置的柱面鏡系統的放大率不同，所以通過減小縱向放大率，使縱向的光盡量集中，從而明顯提高儀器的靈敏度；同時又由于橫向聚焦與縱向聚焦是相互獨立的，很容易通過調整縱向聚焦的柱面鏡系統和橫向聚焦的柱面鏡系統的相對位置來使橫向像面和縱向像面重合，從而確保儀器具有較高的分辨率。

附圖說明

圖1是現有光譜儀的光路結構示意圖。

圖2是本發明一種實施例的主視結構示意圖。

圖3是圖2實施例的俯視結構示意圖。

圖4是本發明另一種實施例的主視結構示意圖。

圖5是圖4實施例的俯視結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖，對本發明的實施例作進一步的詳細說明。

一種縱向、橫向分開聚焦的光譜儀聚焦成像系統，設置在光譜儀的色散系統與接收系統之間，包括橫向聚焦成像系統和縱向聚焦成像系統，橫向聚焦成像系統和縱向聚焦成像系統相互垂直獨立設置；經過色散系統4的平行光先在橫向(狹縫寬度的方向)聚焦，再在縱向(狹縫高度的方向)聚焦；使縱向像面和橫向像面重合，由接收系統7接收。