[發明專利]紫外、可見、近紅外棱鏡色散成像光譜儀

有效

• 申請號: 201310254080.9
• 申請日: 2013-06-24
• 公開（公告）號: CN103308167A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 薛慶生;王淑榮
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 陶尊新

技術領域

本發明涉及空間遙感成像光譜技術領域，具體涉及一種紫外、可見、近紅外棱鏡色散成像光譜儀。

背景技術

成像光譜儀是可以同時獲取光譜信息和圖像信息的新型空間光學遙感儀器，在國土資源調查、海洋和大氣遙感等領域，正在得到越來越廣泛的應用。但現有的成像光譜儀的工作波段多集中在可見或近紅外波段，工作波段短，可探測的物質成分的種類受到一定的限制。在可見或近紅外波段內，目標輻射信號強度的變化不大，為10³量級，在CCD探測器本身的動態范圍內，因此可見或近紅外成像光譜探測容易實現。然而紫外遙感是除可見和紅外遙感外一個具有突出優勢的領域，例如，臭氧、二氧化氮等大氣痕量氣體在紫外波段都具有較強的吸收帶，另外紫外大氣輻射背景數據對紫外預警等具有十分重要的意義。因此，工作波段覆蓋紫外-可見-近紅外的成像光譜儀稱為空間遙感的迫切需求。紫外波段的目標輻射信號比可見和近紅外波段弱2～3個量級，在紫外-可見-近紅外波段內目標輻射信號強度的變化達到了10⁵～10⁶量級，超出了CCD探測器本身的動態范圍，因此如何實現紫外-可見-近紅外大動態范圍成像光譜探測是空間遙感成像光譜技術領域研究的前沿課題。

發明內容

本發明為解決現有成像光譜儀波段短、可探測信號的動態范圍小的問題，提供一種紫外、可見、近紅外棱鏡色散成像光譜儀。

紫外、可見、近紅外棱鏡色散成像光譜儀，包括CCD探測器、電子學系統、望遠系統和光譜成像系統，所述望遠系統包括孔徑光闌和望遠鏡，光譜成像系統包括入射狹縫、平面折轉鏡、準直鏡、色散棱鏡、成像鏡和分波段衰減濾光片；所述入射狹縫位于望遠鏡和準直鏡的焦面上；目標發出的光束經孔徑光闌和望遠鏡成像在入射狹縫上，經入射狹縫出射后的光束經平面折轉鏡和準直鏡后入射至色散棱鏡，經色散棱鏡的第一工作表面透射的光束在色散棱鏡的第二工作表面內反射后再次經第一工作表面出射，所述出射光束經成像鏡聚焦會聚到分波段衰減濾光片上，所述分波段衰減濾光片對不同波段的光信號進行調節后成像到CCD探測器上，在CCD探測器上獲得二維光譜圖像，電子學系統對二維光譜圖像進行采集和處理。

本發明工作原理：紫外-可見-近紅外波段大動態范圍的目標經孔徑光闌和望遠鏡成像在光譜成像系統的入射狹縫上，從入射狹縫出射的光經平面折轉鏡折疊再經準直鏡準直后入射到色散棱鏡的第一工作表面上，經色散棱鏡的第二工作表面內反射后在從第一工作表面出射。經棱鏡色散的準直光束由成像鏡聚焦，會聚光束入射到分波段衰減濾光片上，分波段衰減濾光片把不同波段的光信號強度進行調節，使紫外波段弱信號的光譜透射率高，可見和近紅外波段強信號的光譜透射率低，從而達到均衡不同波段光信號強度的目的。會聚光束經分波段衰減濾光片調節后成像到CCD探測上，在CCD上得到二維光譜圖像，其中與入射狹縫長度方向平行的一維為空間維，另一維為光譜維。本發明所述紫外、可見、近紅外棱鏡色散成像光譜儀按xyz右手空間坐標系有序排列，z軸方向定為光軸方向，x軸垂直于yz平面，入射狹縫長度方向沿x軸，棱鏡色散平面為yz平面，光譜維在yz平面內，空間維在xz平面內。

本發明的有益效果：本發明所述的棱鏡色散成像光譜儀可實現紫外-可見-近紅外波段大動態范圍成像光譜探測，可探測波段為250～1000nm，可探測信號的動態范圍達到10⁵～10⁶，本發明所述的棱鏡色散成像光譜儀體積小、重量輕，特別適合空間遙感應用。

附圖說明

圖1為本發明所述的紫外、可見、近紅外棱鏡色散成像光譜儀的結構圖示意圖；

圖2為本發明所述的紫外、可見、近紅外棱鏡色散成像光譜儀中色散棱鏡的結構示意圖；

圖中，1、孔徑光闌，2、望遠鏡，3、入射狹縫，4、平面折轉鏡，5、準直鏡，6、色散棱鏡，7、成像鏡，8、分波段衰減濾光片，9、CCD探測器，10、電子學系統，a、第一工作表面，b、第二工作表面。

具體實施方式