[實用新型]一種大視場凝視式光譜成像系統

有效

• 申請號: 201420298965.9
• 申請日: 2014-06-06
• 公開（公告）號: CN204188263U
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 季軼群;高艷紅
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒

技術領域

本實用新型涉及一種用于快速獲取大視場范圍內高性能光譜圖像的凝視式光譜成像系統及其成像方法，特別涉及一種采用多層分孔徑結構的、折射和反/衍混合相結合的高分辨率光譜成像系統及其成像方法。

背景技術

光譜成像技術在獲取目標物兩維空間像的同時，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，是當前世界各國正大力發展的空間探索和對地觀測的重要手段之一，可用于完成各種不同的任務，如遙感成像、物體分類識別、目標探測、工業生產過程監測與控制、食品安全與檢測、醫療診斷、土地資源調查、環境和災害監測等，要在大視場范圍內同時獲取高分辨率的光譜圖像，是該類成像系統的一大難點。

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工作者的興趣并得到廣泛研究。傳統的采用平面和凹面衍射光柵的光譜成像系統，受像差限制，導致光譜分辨率低；基于凸面光柵設計的該類系統，采用合理的光學結構，可獲得強的像差平衡能力，進而獲得好的空間像和高的光譜分辨率，但其帶有入射狹縫、瞬時視場受到限制，須通過推掃成像的辦法來實現大的成像視場，獲取的光譜圖像具有時域不一致性，不能準確反映同一時刻全視場內的真實情況。因此，采用傳統的或現有的光學成像系統，很難獲得同時具有色散均勻、光譜分辨率高和視場大的光譜成像系統。

發明內容

本實用新型所要解決的問題是克服現有技術存在的不足，提供一種具有視場大、光譜分辨率高、成像性能好和結構簡單緊湊，可用于快速獲取大視場內高性能光譜圖像的凝視式光譜成像系統。

實現本實用新型目的的技術方案是：提供一種大視場凝視式光譜成像系統，它包括大視場的前置物鏡、多孔徑的分視場分光成像系統和CCD探測器；所述大視場的前置物鏡，沿光線入射方向，依次為一個同心透鏡，多個中間像面、小視場補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稱球面透鏡，同心透鏡以各球面透鏡的球心為中心，呈全對稱分布；所述的小視場補償鏡陣列的單元包括兩組雙膠合和一片單透鏡。

一種大視場凝視式光譜成像系統，它包括大視場的前置物鏡、多個孔徑的分視場分光成像系統和CCD探測器；所述大視場的前置物鏡，沿光線入射方向，依次為一個同心透鏡、中間像面、多孔徑的小視場補償鏡和產生的多個前置物鏡的像；所述的同心透鏡包括兩片或四片膠合的對稱球面透鏡，同心透鏡以各球面透鏡的球心為中心，呈全對稱分布；所述的小視場補償鏡陣列的一個單元，包括兩組雙膠合和一片單透鏡。

本實用新型的一個優選方案是：所述的同心透鏡，沿光線入射方向，依次為第一球面負透鏡、第一球面正透鏡、第二球面正透鏡和第二球面負透鏡；所述的小視場補償鏡陣列的一個單元，沿光線入射方向，依次為補償鏡第一球面負透鏡、補償鏡第一球面正透鏡、補償鏡第二球面正透鏡、補償鏡第二球面負透鏡和補償鏡第三球面正透鏡。

所述的第一球面負透鏡、第一球面正透鏡、第二球面正透鏡和第二球面負透鏡、補償鏡第一球面負透鏡、補償鏡第一球面正透鏡、補償鏡第二球面正透鏡、補償鏡第二球面負透鏡和補償鏡第三球面正透鏡，它們相對于大視場的前置物鏡的焦距的歸一化值依次對應為f?′₁₁、f?′₁₂、f?′₁₃、f?′₁₄、f?′₃₁、f?′₃₂、f?′₃₃、f?′₃₄、和f?′₃₅，分別滿足條件：-2.20≤f?′₁₁≤-1.90、0.95≤f?′₁₂≤1.05、0.75≤f?′₁₃≤0.95、-2.05≤f?′₁₄≤-1.65、-0.50≤f?′₃₁≤-0.25、0.15≤f?′₃₂≤0.20、0.05≤f?′₃₃≤0.15、-0.35≤f?′₃₄≤-0.10、0.20≤f?′₃₅≤0.30。