[发明专利]紫外、可见、近红外棱镜色散成像光谱仪

说明书

技术领域

本发明涉及空间遥感成像光谱技术领域，具体涉及一种紫外、可见、近红外棱镜色散成像光谱仪。

背景技术

成像光谱仪是可以同时获取光谱信息和图像信息的新型空间光学遥感仪器，在国土资源调查、海洋和大气遥感等领域，正在得到越来越广泛的应用。但现有的成像光谱仪的工作波段多集中在可见或近红外波段，工作波段短，可探测的物质成分的种类受到一定的限制。在可见或近红外波段内，目标辐射信号强度的变化不大，为10³量级，在CCD探测器本身的动态范围内，因此可见或近红外成像光谱探测容易实现。然而紫外遥感是除可见和红外遥感外一个具有突出优势的领域，例如，臭氧、二氧化氮等大气痕量气体在紫外波段都具有较强的吸收带，另外紫外大气辐射背景数据对紫外预警等具有十分重要的意义。因此，工作波段覆盖紫外-可见-近红外的成像光谱仪称为空间遥感的迫切需求。紫外波段的目标辐射信号比可见和近红外波段弱2～3个量级，在紫外-可见-近红外波段内目标辐射信号强度的变化达到了10⁵～10⁶量级，超出了CCD探测器本身的动态范围，因此如何实现紫外-可见-近红外大动态范围成像光谱探测是空间遥感成像光谱技术领域研究的前沿课题。

发明内容

本发明为解决现有成像光谱仪波段短、可探测信号的动态范围小的问题，提供一种紫外、可见、近红外棱镜色散成像光谱仪。

紫外、可见、近红外棱镜色散成像光谱仪，包括CCD探测器、电子学系统、望远系统和光谱成像系统，所述望远系统包括孔径光阑和望远镜，光谱成像系统包括入射狭缝、平面折转镜、准直镜、色散棱镜、成像镜和分波段衰减滤光片；所述入射狭缝位于望远镜和准直镜的焦面上；目标发出的光束经孔径光阑和望远镜成像在入射狭缝上，经入射狭缝出射后的光束经平面折转镜和准直镜后入射至色散棱镜，经色散棱镜的第一工作表面透射的光束在色散棱镜的第二工作表面内反射后再次经第一工作表面出射，所述出射光束经成像镜聚焦会聚到分波段衰减滤光片上，所述分波段衰减滤光片对不同波段的光信号进行调节后成像到CCD探测器上，在CCD探测器上获得二维光谱图像，电子学系统对二维光谱图像进行采集和处理。

本发明工作原理：紫外-可见-近红外波段大动态范围的目标经孔径光阑和望远镜成像在光谱成像系统的入射狭缝上，从入射狭缝出射的光经平面折转镜折叠再经准直镜准直后入射到色散棱镜的第一工作表面上，经色散棱镜的第二工作表面内反射后在从第一工作表面出射。经棱镜色散的准直光束由成像镜聚焦，会聚光束入射到分波段衰减滤光片上，分波段衰减滤光片把不同波段的光信号强度进行调节，使紫外波段弱信号的光谱透射率高，可见和近红外波段强信号的光谱透射率低，从而达到均衡不同波段光信号强度的目的。会聚光束经分波段衰减滤光片调节后成像到CCD探测上，在CCD上得到二维光谱图像，其中与入射狭缝长度方向平行的一维为空间维，另一维为光谱维。本发明所述紫外、可见、近红外棱镜色散成像光谱仪按xyz右手空间坐标系有序排列，z轴方向定为光轴方向，x轴垂直于yz平面，入射狭缝长度方向沿x轴，棱镜色散平面为yz平面，光谱维在yz平面内，空间维在xz平面内。

本发明的有益效果：本发明所述的棱镜色散成像光谱仪可实现紫外-可见-近红外波段大动态范围成像光谱探测，可探测波段为250～1000nm，可探测信号的动态范围达到10⁵～10⁶，本发明所述的棱镜色散成像光谱仪体积小、重量轻，特别适合空间遥感应用。

附图说明

图1为本发明所述的紫外、可见、近红外棱镜色散成像光谱仪的结构图示意图；

图2为本发明所述的紫外、可见、近红外棱镜色散成像光谱仪中色散棱镜的结构示意图；

图中，1、孔径光阑，2、望远镜，3、入射狭缝，4、平面折转镜，5、准直镜，6、色散棱镜，7、成像镜，8、分波段衰减滤光片，9、CCD探测器，10、电子学系统，a、第一工作表面，b、第二工作表面。

具体实施方式