[發(fā)明專利]一種寬光譜Offner成像光譜儀分光系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310638540.8
• 申請日: 2013-12-04
• 公開（公告）號: CN103604498A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓姍;黃元申;黃運柏;蘇仰慶;丁偉濤;李柏承;徐邦聯(lián)
• 申請（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類號: G01J3/02
• 分類號: G01J3/02;G01J3/28;G02B27/10
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光譜儀器，特別涉及一種寬光譜Offner成像光譜儀分光系統(tǒng)。

背景技術(shù)

成像光譜儀是20世紀(jì)80年代以來以光譜遙感成像技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的一種能同時采集地物形貌特征和光譜特征的光學(xué)遙感儀器，具有圖譜合一性。廣泛應(yīng)用在衛(wèi)星遙感技術(shù)、林業(yè)、農(nóng)業(yè)、地質(zhì)、醫(yī)藥、軍事、海洋、地質(zhì)勘探、生產(chǎn)制造、色度學(xué)、生態(tài)學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域。而在各類型成像光譜儀中，Offner成像光譜儀因其具有結(jié)構(gòu)緊湊、固有像差小，光能利用率高，成像質(zhì)量好，分辨率高等優(yōu)點，使它受到了更為廣泛的關(guān)注，并已成功用于國外多顆遙感器。

對于Offner?型成像光譜儀結(jié)構(gòu)，已有一些相關(guān)報道，如專利“Convex?diffraction?grating?imaging?spectrometers”?（授權(quán)專利號5880834）所提出的離軸三反射結(jié)構(gòu)，該成像光譜儀分光系統(tǒng)在設(shè)計時，是基于羅蘭圓結(jié)構(gòu)，而對于此結(jié)構(gòu)只能在消像散方面起到良好的效果，并不能同時兼顧其他像差的影響。專利“平像場成像光譜儀的分光成像系統(tǒng)”(公開號?102331299A)所提出的分光成像系統(tǒng)已具備很多優(yōu)點，但是其結(jié)構(gòu)參數(shù)偏大，不夠小型化，光譜范圍在短波紅外波段，應(yīng)用范圍較小。因此，研制結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計方便，光譜范圍寬、成像質(zhì)量高、應(yīng)用范圍廣，小型化的Offner成像光譜儀是十分迫切的，并具有廣泛的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是針對現(xiàn)有分光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計困難，光譜范圍較窄的問題，提出了一種寬光譜Offner成像光譜儀分光系統(tǒng)，用凸面光柵與兩個凹面反射鏡來構(gòu)成同心分光系統(tǒng)。通過對該結(jié)構(gòu)的仿真與優(yōu)化，確定出最佳成像時分光系統(tǒng)的物像位置與各結(jié)構(gòu)參數(shù)，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計方便。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種寬光譜Offner成像光譜儀分光系統(tǒng)，包括光源、兩個凹面反射鏡、凸面光柵和面陣探測器，凸面光柵凸面對著兩塊凹面反射鏡凹面放置，使三者的球心均置于光軸Z上，光源放置在垂直于光軸Z的平面內(nèi)，并位于第一凹面反射鏡凹面前方，光源發(fā)出的光束照射到第一凹面反射鏡上，經(jīng)過第一凹面反射鏡反射到凸面光柵上，經(jīng)過凸面光柵后得到的衍射光譜再照射到第二凹面反射鏡上，最后經(jīng)第二凹面反射鏡匯聚到面陣探測器上。

所述凸面光柵的曲率半徑為88.7mm，刻線數(shù)為100/mm的等間距刻槽，第一凹面反射鏡的曲率半徑為160.9mm，第二凹面反射鏡的曲率半徑為160.1mm，將凸面光柵和兩凹面反射鏡的球心均置于光軸Z上。所述光源距離第一凹面反射鏡為123.9mm，此距離是指光源在Z軸上的垂點和第一凹面反射鏡與Z軸的交點之間的距離；兩凹面反射鏡與凸面光柵的距離同時為75.7mm，此距離是指兩凹面反射鏡和凸面光柵分別與Z軸的交點之間的距離；將面陣探測器放置在距離第二凹面反射鏡189.4mm處，此距離是指面陣探測器在Z軸上的垂點和第二凹面反射鏡與Z軸的交點之間的距離，面陣探測器取-1級光譜。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明一種寬光譜Offner成像光譜儀分光系統(tǒng)，使光譜像連續(xù)分布在一個平面上，具有結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計方便，易于安裝調(diào)試，成像質(zhì)量高，光譜范圍寬，應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明寬光譜Offner成像光譜儀分光系統(tǒng)光路示意圖。

具體實施方式

如圖1所示寬光譜Offner成像光譜儀分光系統(tǒng)光路，系統(tǒng)包括光源5、第一凹面反射鏡1、凸面光柵2、凹面反射鏡二3和面陣探測器4。凸面光柵2凸面對著兩塊凹面反射鏡1、3凹面放置，使三者的球心均置于光軸Z上，光源放置在垂直于光軸Z的平面內(nèi)，并位于第一凹面反射鏡凹面前方。光源5所發(fā)出的光束照射到第一凹面反射鏡1上，經(jīng)過第一凹面反射鏡1反射到凸面光柵2上，經(jīng)過凸面光柵2后得到的衍射光譜再照射到第二凹面反射鏡3上，最后經(jīng)第二凹面反射鏡3匯聚到面陣探測器4上。