雙通道共光路小型化寬波段成像光譜儀光學系統，涉及空間光學技術領域，它解決現有寬波段成像光譜儀光學系統結構復雜、體積和重量大的問題。本系統包括第一寬帶濾光片、第二寬帶濾光片、第一孔徑光闌、第二孔徑光闌、望遠鏡、入射狹縫、第一準直鏡、第二準直鏡、平面光柵、成像鏡和探測器像面，同一目標出射的光束經第一寬帶濾光片和第二寬帶濾光片分成兩個通道分別經第一孔徑光闌和第二孔徑光闌入射到望遠鏡上，經望遠鏡成像到入射狹縫上，所述光束經入射狹縫出射后，分別經第一準直鏡和第二準直鏡后入射到平面光柵的不同區域上，經平面光柵色散后入射至成像鏡，經成像鏡成像在同一探測器像面上。本發明專利技術的系統應用在航天、航空大氣遙感領域。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及空間光學
，具體涉及空間光學中一種反射式小型化寬波段成像光譜儀光學系統。
技術介紹
成像光譜儀是圖譜合一的新型空間光學遙感儀器，在空間大氣遙感、海洋遙感、對地偵查等領域，正在得到越來越廣泛的應用。隨著空間遙感應用的不斷發展，對成像光譜儀光學系統的要求也越來越高，波段越來越寬，從可見波段擴展到了紫外波段，波段越寬，包含的目標的光譜信息就越豐富，要實現紫外至可見的寬波段信號同時探測。在包含紫外波段的寬波段空間大氣遙感等領域，例如在波段280 lOOOnm、臨邊高度O 90km范圍內，信號的動態范圍達到IO5 IO6量級。為實現對目標的寬波段大動態范圍成像光譜探測，目前，國內外現有的寬波段成像光譜儀光學系統采用復雜的掃描鏡機構和多個分色片，體積和重量大，不適合航天、航空遙感應用。
技術實現思路
本專利技術為解決現有寬波段成像光譜儀結構復雜、體積和重量大的問題，提供一種雙通道共光路小型化寬波段成像光譜儀光學系統。雙通道共光路小型化寬波段成像光譜儀光學系統，該光學系統包括第一寬帶濾光片、第二寬帶濾光片、第一孔徑光闌、第二孔徑光闌、望遠鏡、入射狹縫、第一準直鏡、第二準直鏡、平面光柵、成像鏡和探測器像面；同一目標出射的光束經第一寬帶濾光片和第二寬帶濾光片分成兩個通道分別經第一孔徑光闌和第二孔徑光闌入射到望遠鏡上，經望遠鏡成像到入射狹縫上，所述光束經入射狹縫出射后，分別經第一準直鏡和第二準直鏡后入射到平面光柵的不同區域上，經平面光柵色散后入射至成像鏡，經成像鏡成像在同一探測器像面上。本專利技術的工作原理本專利技術為把寬波段大動態范圍的目標能清晰成像在小型化成像光譜儀的探測器像面上，采用了雙通道共光路的系統結構，分成兩個通道進行探測，兩個通道對應兩個波段，兩通道的孔徑光闌的口徑比可根據需要選擇。為實現小型化和輕量化，兩通道共用同一望遠鏡、入射狹縫、成像鏡和探測器像面。兩通道分別使用同一光柵的兩個區域，兩個區域的光柵刻線密度可根據需要選擇。兩個通道各采用一個寬帶濾光片消除光柵二級光譜的影響。本光學系統按xyz右手空間坐標系有序排列，z軸方向定為光軸方向，X軸垂直于yz平面，入射狹縫長度方向沿y軸的長度方向，平面光柵色散方向沿X軸的長度方向。成像鏡和探測器像面中心不在yz平面，其余元件的中心在yz平面內。本專利技術的有益效果本專利技術所述的光學系統可實現包含紫外波段的寬波段大動態范圍成像光譜探測，可探測信號的動態范圍達到IO5 106，本專利技術所述的雙通道共光路系統布局緊湊，具備小型化、輕量化的特點。附圖說明圖I為本專利技術所述的雙通道共光路小型化寬波段成像光譜儀光學系統的結構示意圖。圖中，I、第一寬帶濾光片，2、第二寬帶濾光片，3、第一孔徑光闌，4、第二孔徑光闌，5、望遠鏡，6、入射狹縫，7、第一準直鏡，8、第二準直鏡，9、平面光柵，10、成像鏡，11、探測器像面。 具體實施例方式具體實施方式一、結合圖I說明本實施方式，雙通道共光路小型化寬波段成像光譜儀光學系統，該光學系統包括第一寬帶濾光片I、第二寬帶濾光片2、第一孔徑光闌3、第二孔徑光闌4、望遠鏡5、入射狹縫6、第一準直鏡7、第二準直鏡8、平面光柵9、成像鏡10和探測器像面11，所述同一目標出射的光束經第一寬帶濾光片I和第二寬帶濾光片2分成兩個通道分別經第一孔徑光闌3和第一孔徑光闌4入射到同一望遠鏡5上，經望遠鏡5成像到入射狹縫6上，從入射狹縫6出射后，分別經第一準直鏡7和第二準直鏡8后入射到同一平面光柵9的兩個不同區域上，經平面光柵9色散后入射至成像鏡10，經成像鏡成像在同一探測器像面11上。本實施方式所述的望遠鏡5與第一準直鏡7和第二準直鏡8的反射面相對排列，第一準直鏡7和第二準直鏡8的反射面與平面光柵9的衍射面相對排列，平面光柵9的衍射面與成像鏡10的反射面相對排列，成像鏡10的反射面與探測器像面11相對排列。本實施方式所述的兩個通道的波段范圍分別為所述第一寬帶濾光片I和第二寬帶濾光片2的透射波段。本實施方式所述的望遠鏡5為離軸拋物面鏡，第一準直鏡7、第二準直鏡8和成像鏡10為離軸非球面鏡。所述的平面光柵9的兩個不同區域根據需要可選擇不同的光柵刻線密度。具體實施方式二、結合圖I說明本實施方式，本實施方式為具體實施方式一所述的雙通道共光路小型化寬波段成像光譜儀光學系統的應用，將實施方式一所述的系統應用于空間遙感大氣臨邊成像光譜探測，本實施方式所述的成像光譜儀光學系統焦距68. 8mm,視場2.4° X0.02。，工作波段280 lOOOnm。大氣臨邊場景經第一寬帶濾光片I、第二寬帶濾光片2分成兩個通道入射到望遠鏡5上，第一通道的波段范圍為280 540nm，第二通道的波段范圍為535 lOOOnm，第一孔徑光闌3的口徑為8. 8mm，第二孔徑光闌4的口徑為4. 6mm,達到了增強弱信號的目的。望遠鏡5為離軸拋物面鏡，曲率半徑為137. 6mm, 二次曲面系數為-1，離軸量為20. 93。入射狹縫6的尺寸為2. 88mmX0.024mm。第一準直鏡7和第二準直鏡8為離軸二次曲面，曲率半徑均為258. 15mm，二次曲面系數均為2. 390，離軸量分別為51. 47mm和26. 88mm。平面光柵9的兩區域的刻線密度分別為200g/mm、365g/mm，兩區域的尺寸分別為19mmX 17mm、19mmX 17mm。成像鏡10為離軸二次曲面，曲率半徑為257. 427，二次曲面系數為-I. 598，離軸量為72. 29mm。整個臨邊成像光譜儀系統的焦距為68.8mm。第一通道和第二通道共用一個探測器像面11，在探測器像面上得到探測器的數字圖像，探測器像面尺寸13. 3_X 13. 3_。本實施方式通過合理的設計第一寬帶濾光片I和第二寬帶濾光片2的光譜透射率，可以很好的抑制平面光柵9的二級光譜的影響從而減小雜散光。本專利技術可實現寬波段、大動態范圍超光譜成像探測，適合作為衛星上和飛機上用的寬波段大動態范圍成像光譜儀的光學系統，航天、航空大氣遙 感、對地觀測等領域。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
雙通道共光路小型化寬波段成像光譜儀光學系統，該光學系統包括第一寬帶濾光片（1）、第二寬帶濾光片（2）、第一孔徑光闌（3）、第二孔徑光闌（4）、望遠鏡（5）、入射狹縫（6）、第一準直鏡（7）、第二準直鏡（8）、平面光柵（9）、成像鏡（10）和探測器像面（11）；其特征是，同一目標的光束經第一寬帶濾光片（1）和第二寬帶濾光片（2）分成兩個通道分別經第一孔徑光闌（3）和第二孔徑光闌（4）入射到望遠鏡（5）上，經望遠鏡（5）成像到入射狹縫（6）上，所述光束經入射狹縫（6）出射后，分別經第一準直鏡（7）和第二準直鏡（8）后入射到平面光柵（9）的不同區域上，經平面光柵（9）色散后入射至成像鏡？（10），經成像鏡成像（10）在同一探測器像面（11）上。
【技術特征摘要】
1.雙通道共光路小型化寬波段成像光譜儀光學系統，該光學系統包括第一寬帶濾光片(I)、第二寬帶濾光片(2)、第一孔徑光闌(3)、第二孔徑光闌(4)、望遠鏡(5)、入射狹縫(6)、第一準直鏡(7)、第二準直鏡(8)、平面光柵(9)、成像鏡(10)和探測器像面(11);其特征是，同一目標的光束經第一寬帶濾光片(I)和第二寬帶濾光片(2)分成兩個通道分別經第一孔徑光闌(3)和第二孔徑光闌(4)入射到望遠鏡(5)上，經望遠鏡(5)成像到入射狹縫(6)上，所述光束經入射狹縫(6)出射后，分別經第一準直鏡(7)和第二準直鏡(8)后入射到平面光柵(9)的不同區域上，經平面光柵(9)色散后入射至成像鏡(10)，經成像鏡成像(10)在同一探測器像面(11)上。2.根據權利要求I所述的雙通道共光路小型化寬波段成像光譜儀光學系統，其特征在于，所述望遠鏡(5)與第一準直鏡(7)和第二準直鏡(8)的反射面相對排列，第一準...
【專利技術屬性】
技術研發人員：薛慶生，王淑榮，
申請(專利權)人：中國科學院長春光學精密機械與物理研究所，
類型：發明
國別省市：
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