專利名稱：一種多狹縫凸面光柵成像光譜儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)元件、系統(tǒng)，具體是指一種用于機(jī)載或星載對(duì)地觀察超光 譜成像儀中的一種多狹縫凸面光柵成像光譜儀。
背景技術(shù)：
目前常見的凸面成像光譜儀一般采用OFFNER結(jié)構(gòu)，在物方放置單狹縫，在 像方放置焦平面器件，接受來自該狹縫的空間維和光譜維的成像。
在航空航天遙感應(yīng)用中，將凸面光柵成像光譜儀狹縫平行于飛行方向放置， 通過沿軌方向飛行的推帚掃描，對(duì)地物成三維光譜圖像，其每一次成像只能獲 取一個(gè)條帶的光譜成像，在高速飛行的航天器中，存在著成像幀頻過高的問題。
凸面光柵成像光譜儀弧矢視場(chǎng)(穿軌方向)比較大，其狹縫長(zhǎng)度可以達(dá)到 60ram甚至更長(zhǎng)，這樣在像方的視場(chǎng)隨著擴(kuò)大。而目前工藝水平不能做到這種大 尺寸的焦平面器件，因此一般采用器件的拼接來實(shí)現(xiàn)目的。采用傳統(tǒng)的單狹縫 凸面光柵成像光譜儀時(shí)，在焦平面器件拼接的過程存在的間隙，，會(huì)造成地物圖 像的分缺失。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述傳統(tǒng)凸面光柵成像系統(tǒng)存在的兩個(gè)存在的問題，本發(fā)明提出一種 多狹縫凸面光柵成像光學(xué)系統(tǒng)。本發(fā)明的目的是通過將同軸形式的離軸三反 鏡的主鏡和三鏡由球面變成二次曲面，并在像面之前放置離軸透鏡，實(shí)現(xiàn)成像 光譜儀物空間平像場(chǎng)范圍的擴(kuò)大，從而使星載或者機(jī)載成像光譜儀能夠?qū)崿F(xiàn)多 狹縫，在像空間不同位置形成對(duì)應(yīng)狹縫各自的光譜成像帶，可以用多個(gè)探測(cè)器模塊交錯(cuò)排放拓展視場(chǎng)；也可以在同一探測(cè)器上形成多狹縫光譜成像，降低探 測(cè)器讀出幀頻。
本發(fā)明的多狹縫凸面光柵成像光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖l所示，按順序由狹縫l， 狹縫2， 二次非球面反射鏡3和凸球面反射光柵4， 二次非球面反射鏡5，離軸 透鏡6構(gòu)成的成像光學(xué)系統(tǒng)。來自物方的狹縫1和狹縫2的光束經(jīng)過二次非球 面凹面反射鏡3，射向凸面反射光柵4，再由二次非球面反射鏡5反射，通過離 軸透鏡6，分別會(huì)聚于像面譜空間7和譜空間8。


圖l為多狹縫凸面光柵成像光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，其中dl為物面l與凹面反
射鏡3之間距離；d2為凹面反射鏡3與凸面光柵4之間距離；d3為凸面光柵4 與凹面反射鏡5之間距離；d4為凹面反射鏡5與離軸透鏡6之間距離；d5為離 軸透鏡6的厚度，d6為離軸透鏡6到像面間距離，d7為物方狹縫1與狹縫2之 間距離，d8為像面狹縫l、狹縫2對(duì)應(yīng)的同一光譜維的距離d， d9為物面離軸 量；dlO為像面離軸量。 具體實(shí)施方法
按本發(fā)明中附圖l所示的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，我們?cè)O(shè)計(jì)了一雙狹縫成像光譜儀，
光譜儀的技術(shù)指標(biāo)如下
工作波段1.0nm 2.5pm
系統(tǒng)F數(shù)F/3.0;
物方狹縫長(zhǎng)度36mm 光譜分辨率312nm/mm 成像光譜儀垂軸放大倍率0.8。
系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)參數(shù)如下離軸量(mm) 物象高(mm) 曲率半徑(mm) 間隔(mm)
非球面系數(shù)K 備注
物面狹縫1 82 物面狹縫2 65
反射鏡3
凸面光柵4
反射鏡5 透鏡方譜面7
0 0 0
-72.6
像方譜面8 -59. 5
36X0.018 36X0.018
28.8X4.8 28.8X4.8
-360. 717 -176.221
-332.504 146. 949 145. 64
平面 平面
0 0
dl: 354.576 0
d2: —159. 718 —0. 11
d3: 175.604
d6: 0
一28
0
d4: —301.514 0.066
d5: -12
20. 0LP/mm
權(quán)利要求
1. 一種多狹縫凸面光柵成像光譜儀，其特征在于其物平面上可設(shè)置多個(gè)狹縫，在像空間不同位置形成對(duì)應(yīng)狹縫各自的光譜成像帶，所說的多個(gè)光譜成像帶與多個(gè)探測(cè)器相配，或者所說的多個(gè)光譜成像帶與與一個(gè)探測(cè)器相配形成多狹縫光譜成像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多狹縫凸面光柵成像光譜儀，其特征在于: 所述的光譜儀的光學(xué)系統(tǒng)按物方至像方順序依次由凹面反射鏡(3)、凸面反射 光柵(4)、凹面反射鏡(5)和位于像平面之前的離軸透鏡(6)組成，其中a) 所述的凹面反射鏡(3)為二次非球面，凹面反射鏡(5)為二次非球面；b) 所述的位于像平面之前的離軸透鏡(6)為雙彎月球面透鏡，-c) 所述的凸面反射光柵(4)為球面反射光柵。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于星載或者機(jī)載對(duì)地觀察多狹縫高光譜成像儀，該系統(tǒng)為凸球面反射光柵和二次非球面凹反射鏡構(gòu)成的成像光譜儀，并在像面前加上一離軸透鏡來擴(kuò)大物方垂直狹縫方向的子午視場(chǎng)，使物方平像場(chǎng)視場(chǎng)由線形視場(chǎng)擴(kuò)大成矩形視場(chǎng)，然后在物方的矩形平像場(chǎng)視場(chǎng)內(nèi)放置兩條或者多條一定間隔的狹縫，多條狹縫通過光譜儀之后，成像于像空間的不同條帶的譜面上。該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過該光譜儀可以拓展成像視場(chǎng)和降低成像幀頻，主要應(yīng)用于機(jī)載或星載光譜成像系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G01J3/30GK101545807SQ20091005085
公開日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2009年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月8日
發(fā)明者丁學(xué)專, 蘭衛(wèi)華, 劉銀年, 王建宇, 王躍明, 薛永祺 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所