[實用新型]物方視場拼接紅外高光譜成像系統

有效

• 申請號: 201420770529.7
• 申請日: 2014-12-09
• 公開（公告）號: CN204330136U
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 王躍明;周世堯;王建宇;舒嶸;郎均慰;肖喜中;袁立銀;黃文俊;鮑智康
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J3/02
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 郭英

技術領域

本專利涉及一種紅外高光譜成像系統，具體涉及一種物方視場拼接實現大視場的棱鏡分光紅外高光譜成像系統。

背景技術

高光譜成像技術在遙感領域有著重要應用，目前公開的高光譜成像儀主要工作在可見光、近紅外以及短波紅外波段。由于紅外焦平面探測器研制難度大，成本高，紅外高光譜成像儀相對可見光高光譜成像儀技術門檻高，大視場高靈敏度的紅外高光譜成像儀技術難度則更大。

目前高靈敏度的紅外高光譜成像儀，主要采用推帚方式(視場往往較小)、凝視方式(后處理復雜)和選用高靈敏度大面陣紅外焦平面探測器(價格昂貴)三種技術手段。

大視場高光譜成像儀過去常用光機掃描式來實現，但光機掃描方式高光譜成像儀像元駐留時間短，其靈敏度一般低于推帚式儀器。

要實現高靈敏度大視場高光譜成像儀，通常采用多臺光譜儀拼接來實現，其缺點是，需要較多的光譜儀和探測器，成本較高，不利于儀器的推廣應用。

本專利提出的物方視場拼接紅外高光譜成像系統在物方采用三組物鏡對左、中、右三路視場分別進行成像，通過折轉鏡將像面與系統的三狹縫面重合。可以采用一套紅外探測器組件，分別接收三路視場的光譜圖像信號，大大降低系統成本。本專利特別適用于物鏡口徑不太大的應用場合，例如航空遙感、中分辨率航天遙感等。

本專利盡管增加了物鏡的數量和折轉鏡，以及由于系統采用了三狹縫，垂直于狹縫方向的視場有所擴大，導致成像系統尺寸略大，但比起采用三臺光譜儀來說無論是體積還是重量都要小的多，并且由于可以僅采用一個探測器就能接收三路視場的光譜圖像信號，系統的成本相應大幅度下降。目前紅外探測器成本約占高靈敏度推帚式紅外高光譜成像儀硬件成本的一半以上。粗略估算，采用本專利實現的系統成本不到傳統多臺光譜儀拼接系統的50％。

發明內容

本專利的目的在于提供一種大視場、成本相對較低的紅外高光譜成像系統，解決現有高光譜成像儀很難同時兼顧大視場、高靈敏度和低成本的問題。

本專利所采用的技術方案是：一種物方視場拼接紅外高光譜成像系統，系統包括成像子系統和分光子系統。

所述的成像子系統1包括三組前置轉折鏡101、后置轉折鏡102和物鏡組103；

所述前置轉折鏡101和后置轉折鏡102將光路折轉到垂直于三狹縫面和地平面的子午面，所述的物鏡組103將光線會聚到三狹縫201所在的焦平面；所述的分光子系統2中的準直反射鏡202用于轉折光路和會聚光線，分光棱鏡203用于色散和改善像質，會聚反射鏡204用于轉折光路和聚焦成像，探測器光敏面205用于接收三路視場光線二次成像；

左路視場光線依次經前置轉折鏡1?101-1、物鏡組1?103-1、后置轉折鏡1?102-1成像在三狹縫面的狹縫1?201-1上，中路視場光線依次經前置轉折鏡2?101-2、后置轉折鏡2?102-2、物鏡組2?103-2成像在三狹縫面的狹縫2?201-2上，右路視場光線依次經前置轉折鏡3?101-3、物鏡組3?103-3、后置轉折鏡3?102-3成像在三狹縫面的狹縫3?201-3上，通過三狹縫201的三路視場光線經過準直反射鏡202反射到分光棱鏡203色散后，最后折射到會聚反射鏡204；

經過所述會聚反射鏡204反射成像后，最終被所述探測器光敏面205接收，其中，所述探測器光敏面205的行接收所述目標圖像的空間信息，所述探測器光敏面205的列接收所述目標圖像的多組光譜信息；

三路視場光線經分光棱鏡203色散后按左、中、右路順次地、緊密地二次成像在探測器光敏面205上，與行掃描方向對應的探測器列陣單元構成空間維，與色散方向對應的探測器陣列單元構成光譜維。

所述的前置轉折鏡101和后置轉折鏡102均為平面反射鏡。

所述的物鏡組1?103-1、物鏡組2?103-2、物鏡組3?103-3為結構相同的望遠透鏡組。

所述分光子系統2包括三狹縫201、準直反射鏡202、分光棱鏡203、會聚反射鏡204和探測器光敏面205；其中：

所述的準直反射鏡202為偏軸使用的凹扁球形反射面；

所述的會聚反射鏡204為偏軸使用的凹橢球形反射面；

所述的分光棱鏡203為偏軸使用的融石英棱鏡，該融石英棱鏡的第一面203-1和第二面203-2的光學表面均為球面，其中第一面為內反射面，第二面為透射表面。

本專利的優點是：