[發(fā)明專利]一種基于平面光柵分光的光譜成像儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410079468.4
• 申請日: 2014-03-05
• 公開（公告）號: CN103837233A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬玲芳;王孟先;李鵬;于愛寧
• 申請（專利權(quán)）人: 煙臺天宇光電技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J3/02
• 代理公司: 北京凱特來知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;趙鎮(zhèn)勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光譜成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于平面光柵分光的光譜成像儀。

背景技術(shù)

光譜成像技術(shù)可以獲取目標的兩維空間信息和一維光譜信息，既可以實現(xiàn)目標的影像識別，同時實現(xiàn)目標的物理、化學屬性探測，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、地質(zhì)勘探、環(huán)境監(jiān)測、災害評估、城市規(guī)劃等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。在應(yīng)用的推動下，光譜成像技術(shù)得到了快速發(fā)展，目前已經(jīng)出現(xiàn)了多種類型的光譜成像技術(shù)，并在諸多領(lǐng)域發(fā)揮作用。

目前的光譜成像技術(shù)以色散分光為主，主要包括棱鏡分光、光柵分光兩類，其中，棱鏡的主要優(yōu)點是光學通量高，但是存在色散非線性問題，而且光譜分辨率一般不高；相比較而言，光柵分光的優(yōu)點是可以獲取高的分辨率，以及線性色散光譜，但是其光學效率不高。目前已經(jīng)成功應(yīng)用的光譜成像儀中，多數(shù)采用光柵分光方案。

目前基于光柵分光的光譜成像儀主要包括兩種類型，一類是基于傳統(tǒng)的平面光柵分光方案，一類是基于曲面光柵的分光方案。

具體的，如圖1所示，基于平面光柵分光方案的光譜成像儀通常包括前置鏡11、狹縫12、準直鏡13、平面光柵14、成像鏡15和探測器16等。基于平面光柵分光方案的光譜成像儀中所有光學元件按光軸依次排列，使得系統(tǒng)通常呈現(xiàn)狹長形結(jié)構(gòu)，體積較大，在很多應(yīng)用場合（如小型無人機遙感應(yīng)用）無法滿足要求。

基于曲面光柵分光方案的光譜成像儀中，由于曲面光柵既實現(xiàn)分光功能，同時實現(xiàn)成像功能，因此，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較緊湊。如圖2所示，基于凸面光柵的光譜成像儀，包括前置鏡21、狹縫22、反射鏡23、凸面光柵24、反射鏡25和探測器26等。與圖1相比，基于凸面光柵的光譜成像儀在結(jié)構(gòu)上非常緊湊，利于小型化和輕量化實現(xiàn)，但是系統(tǒng)中的兩個反射鏡通常采用非球面校正系統(tǒng)的像差，因此，不論是加工還是裝調(diào)，實現(xiàn)起來都存在很大的難度，而且目前凸面光柵的研制也不如平面光柵成熟。

因此，需要在光學方案上采用創(chuàng)新設(shè)計方法，在平面光柵光譜成像方案的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)系統(tǒng)的緊湊化和小型化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例的目的是提供一種基于平面光柵分光的光譜成像儀，在平面光柵光譜成像基礎(chǔ)上，實現(xiàn)緊湊化和小型化。

本發(fā)明實施例的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種基于平面光柵分光的光譜成像儀，包括：

包括前置鏡、具有透射縫隙的狹縫反射平面光柵、準直反射鏡、成像鏡以及探測器：

目標發(fā)出的光經(jīng)過所述前置鏡在像面位置匯聚，匯聚光經(jīng)所述狹縫反射平面光柵的透射縫隙后，經(jīng)所述準直反射鏡后反射回所述狹縫反射平面光柵，經(jīng)所述狹縫反射平面光柵分光后到達所述成像鏡，經(jīng)所述成像鏡匯聚后在所述探測器成像。

由上述本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案可以看出，通過透射光路與反射光路混合設(shè)計，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊化和小型化，通過狹縫與反射光柵的集成設(shè)計實現(xiàn)集成化和輕量化。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中基于平面光柵分光的光譜成像儀的構(gòu)成示意圖。

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中基于曲面光柵分光的光譜成像儀的構(gòu)成示意圖。

圖3為本發(fā)明實施例提供的基于平面光柵分光的光譜成像儀的構(gòu)成示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。

如圖3所示，本發(fā)明實施例提供一種基于平面光柵分光的光譜成像儀，包括前置鏡31、具有透射縫隙的狹縫反射平面光柵32、準直反射鏡33、成像鏡34以及探測器35：

目標發(fā)出的光經(jīng)過前置鏡31在像面位置匯聚，匯聚光經(jīng)狹縫反射平面光柵32的透射縫隙后，經(jīng)準直反射鏡33后反射回狹縫反射平面光柵32，經(jīng)狹縫反射平面光柵32分光后到達所成像鏡34，經(jīng)成像鏡34匯聚后在探測器35成像。