一種基于平面光柵分光的光譜成像儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于平面光柵分光的光譜成像儀，包括前置鏡、具有透射縫隙的狹縫反射平面光柵、準(zhǔn)直反射鏡、成像鏡以及探測(cè)器：目標(biāo)發(fā)出的光經(jīng)過(guò)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(zhǔn)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(dá)所述成像鏡，經(jīng)所述成像鏡匯聚后在所述探測(cè)器成像。通過(guò)透射光路與反射光路混合設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊化和小型化，通過(guò)狹縫與反射光柵的集成設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)集成化和輕量化。
【專利說(shuō)明】I巨線性問(wèn)題，而且光譜分辨率一般不高；相率，以及線性色散光譜，但是其光學(xué)效率不用光柵分光方案。
旦括兩種類型，一類是基于傳統(tǒng)的平面光柵
6方案的光譜成像儀通常包括前置鏡11、狹器16等。基于平面光柵分光方案的光譜成,通常呈現(xiàn)狹長(zhǎng)形結(jié)構(gòu)，體積較大，在很多應(yīng)
中，由于曲面光柵既實(shí)現(xiàn)分光功能，同時(shí)實(shí):示，基于凸面光柵的光譜成像儀，包括前置25和探測(cè)器26等。與圖1相比，基于凸面2化和輕量化實(shí)現(xiàn)，但是系統(tǒng)中的兩個(gè)反射吾加工還是裝調(diào)，實(shí)現(xiàn)起來(lái)都存在很大的難熟。
方法，在平面光柵光譜成像方案的基礎(chǔ)上，光柵分光后到達(dá)所述成像鏡，經(jīng)所述成像鏡匯聚后在所述探測(cè)器成像。
[0013]由上述本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以看出，通過(guò)透射光路與反射光路混合設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊化和小型化，通過(guò)狹縫與反射光柵的集成設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)集成化和輕量化。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0015]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。
[0016]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。
[0017]圖3為本發(fā)明實(shí)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(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0019]如圖3所示，本發(fā)明實(shí)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(zhǔn)直反射鏡33、成像鏡34以及探測(cè)器35:
[0020]目標(biāo)發(fā)出的光經(jīng)過(guò)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(zhǔn)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(dá)所成像鏡34，經(jīng)成像鏡34匯聚后在探測(cè)器35成像。
[0021〕 由上述本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以看出，針對(duì)基于平面光柵分光光譜成像儀系統(tǒng)體積狹長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)不緊湊的問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例基于平面光柵分光的光譜成像儀采用透射光路與反射光路混合設(shè)計(jì)方法，將狹長(zhǎng)型光路結(jié)構(gòu)變?yōu)檎鄯垂饴方Y(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)光路的折轉(zhuǎn)和結(jié)構(gòu)緊湊化、小型化，在很多對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸有約束的應(yīng)用場(chǎng)合，可以不受尺寸約束的制約，普適性高。
[0022]本發(fā)明實(shí)施例基于平面光柵分光的光譜成像儀采用反射鏡、狹縫與光柵一體化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成化，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度，利于系統(tǒng)的研制，減少了系統(tǒng)的體積和重量。
[0023]可選的，狹縫反射平面光柵32可以包括狹縫321和反射式的平面光柵322，反射式的平面光柵具322有第一透射縫隙3221，狹縫321具有第二透射縫隙3211，第一透射縫隙3221的寬度對(duì)應(yīng)第二透射縫隙3211的寬度，狹縫321位于前置鏡31的像面位置。
[0024]具體實(shí)現(xiàn)上，狹縫321可以與反射式的平面光柵322粘合于一體，實(shí)現(xiàn)狹縫與光柵一體化，但不受此限制。
[0025]狹縫屬于光譜成像儀的基本元件，其可以根據(jù)不同的參數(shù)指標(biāo)，進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)，包括狹縫的透射縫隙寬度、實(shí)現(xiàn)方式等等，具體可以參考現(xiàn)有技術(shù)得以理解，在此不作贅述。
[0026]或者，可選的狹縫反射平面光柵32為反射式的平面光柵，反射式的平面光柵具有第一透射縫隙，反射式的平面光柵位于前置鏡的像面位置。即直接在反射式的平面光柵上開(kāi)一個(gè)透射縫隙達(dá)到狹縫的效果，實(shí)現(xiàn)狹縫與光柵一體化設(shè)計(jì)。
[0027]可選的，第一透射縫隙3221或第二透射縫隙3211可以為直線縫隙?；蛘?，第一透射縫隙3221或第二透射縫隙3211可以為彎曲縫隙，具體的，縫隙可以選擇稍微彎曲的狹縫，消除光譜1116畸變。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)的特性來(lái)設(shè)計(jì)直線縫隙或者彎曲縫隙，在此不作贅述。
[0028]可選的，反射式的平面光柵32可以包括閃耀光柵或非閃耀光柵。
[0029]可選的，準(zhǔn)直反射鏡33可以包括球面鏡或非球面鏡。
[0030]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以參考現(xiàn)有技術(shù)理解前置鏡，在此不作贅述。
[0031]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明實(shí)施例基于平面光柵分光的光譜成像儀可以適用不同的光譜范圍，如可見(jiàn)光、近紅外、短波紅外等。本發(fā)明實(shí)施例基于平面光柵分光的光譜成像儀可以采用不同類型的圖像探測(cè)器等，不受限制。
[0032]仍如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例基于平面光柵分光的光譜成像儀的光路原理說(shuō)明:
[0033]目標(biāo)發(fā)出的光經(jīng)過(guò)前置鏡31后，并在像面位置匯聚成像；
[0034]目標(biāo)匯聚光經(jīng)像面位置的狹縫321后，由面目標(biāo)變?yōu)榫€目標(biāo)；
[0035]線目標(biāo)匯聚光經(jīng)準(zhǔn)直反射鏡33后，變?yōu)闇?zhǔn)直光，并反射回反射光柵322 ；
[0036]準(zhǔn)直光經(jīng)反射光柵322分光后，其反射光為一系列被色散開(kāi)的準(zhǔn)直單色光，經(jīng)反射后光路發(fā)生折轉(zhuǎn)，到達(dá)成像鏡34 ；
[0037]準(zhǔn)直單色光經(jīng)成像鏡34后，在探測(cè)器35成像。
[0038]本發(fā)明實(shí)施例基于平面光柵分光的光譜成像儀與現(xiàn)有的狹長(zhǎng)形結(jié)構(gòu)平面光柵光譜成像儀系統(tǒng)相比，采用光柵反射實(shí)現(xiàn)光路的折轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊化，將反射光柵分光與狹縫結(jié)合，利用在反射光柵中間設(shè)置透射狹縫，實(shí)現(xiàn)視場(chǎng)的限制，滿足狹縫式光譜成像要求，減少了系統(tǒng)的光學(xué)元件，提高了系統(tǒng)的集成化程度。最終的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)小型化和輕量化。
[0039]此外，本發(fā)明實(shí)施例基于平面光柵分光的光譜成像儀與基于曲面光柵光譜成像儀相比，所有光學(xué)元件都采用同軸設(shè)計(jì)，系統(tǒng)同樣實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊和輕量化，同時(shí)研制和實(shí)現(xiàn)難度極大降低。
[0040]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于平面光柵分光的光譜成像儀，其特征在于，包括前置鏡、具有透射縫隙的狹縫反射平面光柵、準(zhǔn)直反射鏡、成像鏡以及探測(cè)器： 目標(biāo)發(fā)出的光經(jīng)過(guò)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(zhǔn)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(dá)所述成像鏡，經(jīng)所述成像鏡匯聚后在所述探測(cè)器成像。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于平面光柵分光的光譜成像儀，其特征在于，所述狹縫反射平面光柵包括狹縫和反射式的平面光柵，所述反射式的平面光柵具有第一透射縫隙，所述狹縫具有第二透射縫隙，所述第一透射縫隙的寬度對(duì)應(yīng)所述第二透射縫隙的寬度，所述狹縫位于所述前置鏡的像面位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于平面光柵分光的光譜成像儀，其特征在于，所述狹縫與所述反射式的平面光柵粘合于一體。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于平面光柵分光的光譜成像儀，其特征在于，所述狹縫反射平面光柵為反射式的平面光柵，所述反射式的平面光柵具有第一透射縫隙，所述反射式的平面光柵位于所述前置鏡的像面位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的基于平面光柵分光的光譜成像儀，其特征在于，所述第一透射縫隙或所述第二透射縫隙為直線縫隙或者彎曲縫隙。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的基于平面光柵分光的光譜成像儀，其特征在于，反射式的平面光柵包括閃耀光柵或非閃耀光柵。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于平面光柵分光的光譜成像儀，其特征在于，所述準(zhǔn)直反射鏡包括球面鏡或非球面鏡。
【文檔編號(hào)】G01J3/02GK103837233SQ201410079468
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月5日
【發(fā)明者】馬玲芳, 王孟先, 李鵬, 于愛(ài)寧 申請(qǐng)人:煙臺(tái)天宇光電技術(shù)有限公司