[發明專利]一種多狹縫凸面光柵成像光譜儀

無效

• 申請號: 200910050857.3
• 申請日: 2009-05-08
• 公開（公告）號: CN101545807A
• 公開（公告）日: 2009-09-30
• 發明（設計）人: 劉銀年;蘭衛華;王躍明;丁學專;王建宇;薛永祺
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G01J3/36
• 分類號: G01J3/36;G01J3/30
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 郭 英

技術領域

本發明涉及光學元件、系統，具體是指一種用于機載或星載對地觀察超光譜成像儀中的一種多狹縫凸面光柵成像光譜儀。

背景技術

目前常見的凸面成像光譜儀一般采用OFFNER結構，在物方放置單狹縫，在像方放置焦平面器件，接受來自該狹縫的空間維和光譜維的成像。

在航空航天遙感應用中，將凸面光柵成像光譜儀狹縫平行于飛行方向放置，通過沿軌方向飛行的推帚掃描，對地物成三維光譜圖像，其每一次成像只能獲取一個條帶的光譜成像，在高速飛行的航天器中，存在著成像幀頻過高的問題。

凸面光柵成像光譜儀弧矢視場(穿軌方向)比較大，其狹縫長度可以達到60m甚至更長，這樣在像方的視場隨著擴大。而目前工藝水平不能做到這種大尺寸的焦平面器件，因此一般采用器件的拼接來實現目的。采用傳統的單狹縫凸面光柵成像光譜儀時，在焦平面器件拼接的過程存在的間隙，，會造成地物圖像的分缺失。

發明內容

基于上述傳統凸面光柵成像系統存在的兩個存在的問題，本發明提出一種多狹縫凸面光柵成像光學系統。本發明的目的是：通過將同軸形式的離軸三反鏡的主鏡和三鏡由球面變成二次曲面，并在像面之前放置離軸透鏡，實現成像光譜儀物空間平像場范圍的擴大，從而使星載或者機載成像光譜儀能夠實現多狹縫，在像空間不同位置形成對應狹縫各自的光譜成像帶，可以用多個探測器模塊交錯排放拓展視場；也可以在同一探測器上形成多狹縫光譜成像，降低探測器讀出幀頻。

本發明的多狹縫凸面光柵成像光學系統的結構如圖1所示，按順序由狹縫1，狹縫2，二次非球面反射鏡3和凸球面反射光柵4，二次非球面反射鏡5，離軸透鏡6構成的成像光學系統。來自物方的狹縫1和狹縫2的光束經過二次非球面凹面反射鏡3，射向凸面反射光柵4，再由二次非球面反射鏡5反射，通過離軸透鏡6，分別會聚于像面譜空間7和譜空間8。

附圖說明

圖1為多狹縫凸面光柵成像光學系統結構圖，其中：d1為物面1與凹面反射鏡3之間距離；d2為凹面反射鏡3與凸面光柵4之間距離；d3為凸面光柵4與凹面反射鏡5之間距離；d4為凹面反射鏡5與離軸透鏡6之間距離；d5為離軸透鏡6的厚度，d6為離軸透鏡6到像面間距離，d7為物方狹縫1與狹縫2之間距離，d8為像面狹縫1、狹縫2對應的同一光譜維的距離d，d9為物面離軸量；d10為像面離軸量。

具體實施方法

按本發明中附圖1所示的光學系統結構，我們設計了一雙狹縫成像光譜儀，光譜儀的技術指標如下：

工作波段：1.0μm～2.5μm

系統F數：F/3.0；

物方狹縫長度：36mm

光譜分辨率：312m/mm

成像光譜儀垂軸放大倍率：0.8。

系統具體結構參數如下：