[发明专利]一种基于平面光栅分光的光谱成像仪

说明书

技术领域

本发明涉及光谱成像技术领域，尤其涉及一种基于平面光栅分光的光谱成像仪。

背景技术

光谱成像技术可以获取目标的两维空间信息和一维光谱信息，既可以实现目标的影像识别，同时实现目标的物理、化学属性探测，在工农业生产、地质勘探、环境监测、灾害评估、城市规划等领域有广泛的应用。在应用的推动下，光谱成像技术得到了快速发展，目前已经出现了多种类型的光谱成像技术，并在诸多领域发挥作用。

目前的光谱成像技术以色散分光为主，主要包括棱镜分光、光栅分光两类，其中，棱镜的主要优点是光学通量高，但是存在色散非线性问题，而且光谱分辨率一般不高；相比较而言，光栅分光的优点是可以获取高的分辨率，以及线性色散光谱，但是其光学效率不高。目前已经成功应用的光谱成像仪中，多数采用光栅分光方案。

目前基于光栅分光的光谱成像仪主要包括两种类型，一类是基于传统的平面光栅分光方案，一类是基于曲面光栅的分光方案。

具体的，如图1所示，基于平面光栅分光方案的光谱成像仪通常包括前置镜11、狭缝12、准直镜13、平面光栅14、成像镜15和探测器16等。基于平面光栅分光方案的光谱成像仪中所有光学元件按光轴依次排列，使得系统通常呈现狭长形结构，体积较大，在很多应用场合（如小型无人机遥感应用）无法满足要求。

基于曲面光栅分光方案的光谱成像仪中，由于曲面光栅既实现分光功能，同时实现成像功能，因此，系统结构比较紧凑。如图2所示，基于凸面光栅的光谱成像仪，包括前置镜21、狭缝22、反射镜23、凸面光栅24、反射镜25和探测器26等。与图1相比，基于凸面光栅的光谱成像仪在结构上非常紧凑，利于小型化和轻量化实现，但是系统中的两个反射镜通常采用非球面校正系统的像差，因此，不论是加工还是装调，实现起来都存在很大的难度，而且目前凸面光栅的研制也不如平面光栅成熟。

因此，需要在光学方案上采用创新设计方法，在平面光栅光谱成像方案的基础上，实现系统的紧凑化和小型化。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种基于平面光栅分光的光谱成像仪，在平面光栅光谱成像基础上，实现紧凑化和小型化。

本发明实施例的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于平面光栅分光的光谱成像仪，包括：

包括前置镜、具有透射缝隙的狭缝反射平面光栅、准直反射镜、成像镜以及探测器：

目标发出的光经过所述前置镜在像面位置汇聚，汇聚光经所述狭缝反射平面光栅的透射缝隙后，经所述准直反射镜后反射回所述狭缝反射平面光栅，经所述狭缝反射平面光栅分光后到达所述成像镜，经所述成像镜汇聚后在所述探测器成像。

由上述本发明实施例提供的技术方案可以看出，通过透射光路与反射光路混合设计，实现结构紧凑化和小型化，通过狭缝与反射光栅的集成设计实现集成化和轻量化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为现有技术中基于平面光栅分光的光谱成像仪的构成示意图。

图2为现有技术中基于曲面光栅分光的光谱成像仪的构成示意图。

图3为本发明实施例提供的基于平面光栅分光的光谱成像仪的构成示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

如图3所示，本发明实施例提供一种基于平面光栅分光的光谱成像仪，包括前置镜31、具有透射缝隙的狭缝反射平面光栅32、准直反射镜33、成像镜34以及探测器35：

目标发出的光经过前置镜31在像面位置汇聚，汇聚光经狭缝反射平面光栅32的透射缝隙后，经准直反射镜33后反射回狭缝反射平面光栅32，经狭缝反射平面光栅32分光后到达所成像镜34，经成像镜34汇聚后在探测器35成像。