一种基于平面光栅分光的光谱成像仪的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于平面光栅分光的光谱成像仪，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。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。
【专利说明】I巨线性问题，而且光谱分辨率一般不高；相率，以及线性色散光谱，但是其光学效率不用光栅分光方案。
旦括两种类型，一类是基于传统的平面光栅
6方案的光谱成像仪通常包括前置镜11、狭器16等。基于平面光栅分光方案的光谱成,通常呈现狭长形结构，体积较大，在很多应
中，由于曲面光栅既实现分光功能，同时实:示，基于凸面光栅的光谱成像仪，包括前置25和探测器26等。与图1相比，基于凸面2化和轻量化实现，但是系统中的两个反射吾加工还是装调，实现起来都存在很大的难熟。
方法，在平面光栅光谱成像方案的基础上，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。
[0013]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。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]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。
[0015]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。
[0016]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。
[0017]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】
[0018]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。
[0019]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:
[0020]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。
[0021〕 由上述本发明实施例提供的技术方案可以看出，针对基于平面光栅分光光谱成像仪系统体积狭长、结构不紧凑的问题，本发明实施例基于平面光栅分光的光谱成像仪采用透射光路与反射光路混合设计方法，将狭长型光路结构变为折反光路结构，实现光路的折转和结构紧凑化、小型化，在很多对结构尺寸有约束的应用场合，可以不受尺寸约束的制约，普适性高。
[0022]本发明实施例基于平面光栅分光的光谱成像仪采用反射镜、狭缝与光栅一体化设计实现系统集成化，降低了系统的复杂度，利于系统的研制，减少了系统的体积和重量。
[0023]可选的，狭缝反射平面光栅32可以包括狭缝321和反射式的平面光栅322，反射式的平面光栅具322有第一透射缝隙3221，狭缝321具有第二透射缝隙3211，第一透射缝隙3221的宽度对应第二透射缝隙3211的宽度，狭缝321位于前置镜31的像面位置。
[0024]具体实现上，狭缝321可以与反射式的平面光栅322粘合于一体，实现狭缝与光栅一体化，但不受此限制。
[0025]狭缝属于光谱成像仪的基本元件，其可以根据不同的参数指标，进行针对性的设计，包括狭缝的透射缝隙宽度、实现方式等等，具体可以参考现有技术得以理解，在此不作赘述。
[0026]或者，可选的狭缝反射平面光栅32为反射式的平面光栅，反射式的平面光栅具有第一透射缝隙，反射式的平面光栅位于前置镜的像面位置。即直接在反射式的平面光栅上开一个透射缝隙达到狭缝的效果，实现狭缝与光栅一体化设计。
[0027]可选的，第一透射缝隙3221或第二透射缝隙3211可以为直线缝隙。或者，第一透射缝隙3221或第二透射缝隙3211可以为弯曲缝隙，具体的，缝隙可以选择稍微弯曲的狭缝，消除光谱1116畸变。本领域技术人员可以根据光学系统的特性来设计直线缝隙或者弯曲缝隙，在此不作赘述。
[0028]可选的，反射式的平面光栅32可以包括闪耀光栅或非闪耀光栅。
[0029]可选的，准直反射镜33可以包括球面镜或非球面镜。
[0030]本领域技术人员可以参考现有技术理解前置镜，在此不作赘述。
[0031]本领域技术人员可以理解，本发明实施例基于平面光栅分光的光谱成像仪可以适用不同的光谱范围，如可见光、近红外、短波红外等。本发明实施例基于平面光栅分光的光谱成像仪可以采用不同类型的图像探测器等，不受限制。
[0032]仍如图3所示，本发明实施例基于平面光栅分光的光谱成像仪的光路原理说明:
[0033]目标发出的光经过前置镜31后，并在像面位置汇聚成像；
[0034]目标汇聚光经像面位置的狭缝321后，由面目标变为线目标；
[0035]线目标汇聚光经准直反射镜33后，变为准直光，并反射回反射光栅322 ；
[0036]准直光经反射光栅322分光后，其反射光为一系列被色散开的准直单色光，经反射后光路发生折转，到达成像镜34 ；
[0037]准直单色光经成像镜34后，在探测器35成像。
[0038]本发明实施例基于平面光栅分光的光谱成像仪与现有的狭长形结构平面光栅光谱成像仪系统相比，采用光栅反射实现光路的折转，从而实现了系统的结构紧凑化，将反射光栅分光与狭缝结合，利用在反射光栅中间设置透射狭缝，实现视场的限制，满足狭缝式光谱成像要求，减少了系统的光学元件，提高了系统的集成化程度。最终的系统可以实现小型化和轻量化。
[0039]此外，本发明实施例基于平面光栅分光的光谱成像仪与基于曲面光栅光谱成像仪相比，所有光学元件都采用同轴设计，系统同样实现结构紧凑和轻量化，同时研制和实现难度极大降低。
[0040]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种基于平面光栅分光的光谱成像仪，其特征在于，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。
2.根据权利要求I所述的基于平面光栅分光的光谱成像仪，其特征在于，所述狭缝反射平面光栅包括狭缝和反射式的平面光栅，所述反射式的平面光栅具有第一透射缝隙，所述狭缝具有第二透射缝隙，所述第一透射缝隙的宽度对应所述第二透射缝隙的宽度，所述狭缝位于所述前置镜的像面位置。
3.根据权利要求2所述的基于平面光栅分光的光谱成像仪，其特征在于，所述狭缝与所述反射式的平面光栅粘合于一体。
4.根据权利要求I所述的基于平面光栅分光的光谱成像仪，其特征在于，所述狭缝反射平面光栅为反射式的平面光栅，所述反射式的平面光栅具有第一透射缝隙，所述反射式的平面光栅位于所述前置镜的像面位置。
5.根据权利要求2或3或4所述的基于平面光栅分光的光谱成像仪，其特征在于，所述第一透射缝隙或所述第二透射缝隙为直线缝隙或者弯曲缝隙。
6.根据权利要求2或3或4所述的基于平面光栅分光的光谱成像仪，其特征在于，反射式的平面光栅包括闪耀光栅或非闪耀光栅。
7.根据权利要求I所述的基于平面光栅分光的光谱成像仪，其特征在于，所述准直反射镜包括球面镜或非球面镜。
【文档编号】G01J3/02GK103837233SQ201410079468
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年3月5日 优先权日:2014年3月5日
【发明者】马玲芳, 王孟先, 李鹏, 于爱宁 申请人:烟台天宇光电技术有限公司