[發(fā)明專(zhuān)利]一種大視場(chǎng)凝視式光譜成像系統(tǒng)及其成像方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410248708.9
• 申請(qǐng)日: 2014-06-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104034420B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 季軼群;高艷紅
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01J3/28
• 分類(lèi)號(hào): G01J3/28
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所有限公司32103
• 代理人: 陶海鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于快速獲取大視場(chǎng)范圍內(nèi)高性能光譜圖像的凝視式光譜成像系統(tǒng)及其成像方法，特別涉及一種采用多層分孔徑結(jié)構(gòu)的、折射和反/衍混合相結(jié)合的高分辨率光譜成像系統(tǒng)及其成像方法。

背景技術(shù)

光譜成像技術(shù)在獲取目標(biāo)物兩維空間像的同時(shí)，還可獲得其第三維的光譜信息，可更加深入、全面地探究事物的本質(zhì)，是當(dāng)前世界各國(guó)正大力發(fā)展的空間探索和對(duì)地觀測(cè)的重要手段之一，可用于完成各種不同的任務(wù)，如遙感成像、物體分類(lèi)識(shí)別、目標(biāo)探測(cè)、工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)測(cè)與控制、食品安全與檢測(cè)、醫(yī)療診斷、土地資源調(diào)查、環(huán)境和災(zāi)害監(jiān)測(cè)等，要在大視場(chǎng)范圍內(nèi)同時(shí)獲取高分辨率的光譜圖像，是該類(lèi)成像系統(tǒng)的一大難點(diǎn)。

采用衍射光柵分光的光譜成像儀，因其具有均勻色散的特性而引起光學(xué)工作者的興趣并得到廣泛研究。傳統(tǒng)的采用平面和凹面衍射光柵的光譜成像系統(tǒng)，受像差限制，導(dǎo)致光譜分辨率低；基于凸面光柵設(shè)計(jì)的該類(lèi)系統(tǒng)，采用合理的光學(xué)結(jié)構(gòu)，可獲得強(qiáng)的像差平衡能力，進(jìn)而獲得好的空間像和高的光譜分辨率，但其帶有入射狹縫、瞬時(shí)視場(chǎng)受到限制，須通過(guò)推掃成像的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)大的成像視場(chǎng)，獲取的光譜圖像具有時(shí)域不一致性，不能準(zhǔn)確反映同一時(shí)刻全視場(chǎng)內(nèi)的真實(shí)情況。因此，采用傳統(tǒng)的或現(xiàn)有的光學(xué)成像系統(tǒng)，很難獲得同時(shí)具有色散均勻、光譜分辨率高和視場(chǎng)大的光譜成像系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種具有視場(chǎng)大、光譜分辨率高、成像性能好和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，可用于快速獲取大視場(chǎng)內(nèi)高性能光譜圖像的凝視式光譜成像系統(tǒng)及其成像方法。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：提供一種大視場(chǎng)凝視式光譜成像系統(tǒng)，它包括大視場(chǎng)的前置物鏡、多孔徑的分視場(chǎng)分光成像系統(tǒng)和CCD探測(cè)器；所述大視場(chǎng)的前置物鏡，沿光線入射方向，依次為一個(gè)同心透鏡，多個(gè)中間像面、小視場(chǎng)補(bǔ)償鏡陣列和前置物鏡的像；所述的同心透鏡包括兩片或四片膠合的對(duì)稱(chēng)球面透鏡，同心透鏡以各球面透鏡的球心為中心，呈全對(duì)稱(chēng)分布；所述的小視場(chǎng)補(bǔ)償鏡陣列的單元包括兩組雙膠合和一片單透鏡。

一種大視場(chǎng)凝視式光譜成像系統(tǒng)，它包括大視場(chǎng)的前置物鏡、多個(gè)孔徑的分視場(chǎng)分光成像系統(tǒng)和CCD探測(cè)器；所述大視場(chǎng)的前置物鏡，沿光線入射方向，依次為一個(gè)同心透鏡、中間像面、多孔徑的小視場(chǎng)補(bǔ)償鏡和產(chǎn)生的多個(gè)前置物鏡的像；所述的同心透鏡包括兩片或四片膠合的對(duì)稱(chēng)球面透鏡，同心透鏡以各球面透鏡的球心為中心，呈全對(duì)稱(chēng)分布；所述的小視場(chǎng)補(bǔ)償鏡陣列的一個(gè)單元，包括兩組雙膠合和一片單透鏡。

本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案是：所述的同心透鏡，沿光線入射方向，依次為第一球面負(fù)透鏡、第一球面正透鏡、第二球面正透鏡和第二球面負(fù)透鏡；所述的小視場(chǎng)補(bǔ)償鏡陣列的一個(gè)單元，沿光線入射方向，依次為補(bǔ)償鏡第一球面負(fù)透鏡、補(bǔ)償鏡第一球面正透鏡、補(bǔ)償鏡第二球面正透鏡、補(bǔ)償鏡第二球面負(fù)透鏡和補(bǔ)償鏡第三球面正透鏡。