一种基于旋转滤光片单色器的高光谱成像仪的制作方法

本实用新型涉及光学仪器领域，尤其是一种基于旋转滤光片单色器的高光谱成像仪。

背景技术：

高光谱成像仪是一种用来对物体的光谱和空间二维信息进行采集分析的光学仪器，应用于大气环境检测、温室气体分析、空气能见度测量、化学战剂检测、PM2.5分析等领域。单色器是高光谱成像仪的核心器件，用来对物体的光谱信息进行分解，以便获得需要的信息。根据所用的单色器不同，高光谱成像仪分为几种类型。

棱镜-光栅-棱镜（PGP）型高光谱成像仪采用普通棱镜和衍射光栅的组合来达到分光目的，在一定程度上弥补了棱镜和光栅单独作为分光元件时的谱线弯曲，有利于仪器的整体结构的装调，但其色散性能主要以其中的光栅为主，具有较宽的光谱测量范围和较高的光谱分辨率，但是由于受到光栅狭缝大小的限制，该方法难以获得较高的光通量，信噪比较低。

傅里叶变换型高光谱成像仪利用干涉仪原理进行分光，通过探测像元辐射的干涉图，并利用计算机对干涉图进行傅里叶变换处理，获得像元的光谱分布。这种方法具有较高的光谱分辨率、较高的光通量、较高的信噪比，但是受限于光程差变化间隔难以太小，该方法主要用于红外光谱波段。

目前的高光谱成像仪难以同时兼顾光谱分辨率、光通量、光谱测量范围等特性。开发一种具有较高的综合性能的高光谱成像仪显得尤为迫切。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供一种具有较高光谱分辨率，较高的光通量，以及光谱测量范围较大的基于旋转滤光片单色器的高光谱成像仪。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于旋转滤光片单色器的高光谱成像仪，包括前置望远准直系统、单色器和汇聚成像系统，所述前置望远准直系统由主反射镜和次反射镜组成，其中主反射镜为凹面二次旋转抛物面镜，主反射镜和主反射镜的焦点之间设有一次反射镜，主反射镜的焦点与次反射镜的焦点位置重合，该次反射镜为凸面二次旋转抛物面镜，主反射镜中间设置有一开口，该开口尺寸大于从次反射出射的平行光尺寸；所述前置望远准直系统设于单色器的进光通道前侧，该单色器上设有第一工作通道、第二工作通道、第三工作通道和第四工作通道；所述汇聚成像系统由第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组组成，其中第一透镜组设于第一工作通道的出射处，第二透镜组设于第二工作通道的出射处，第三透镜组设于第三工作通道的出射处，第四透镜组设于第四工作通道的出射处，第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组均是由数个透镜组成，第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组、第四透镜的后焦面上分别设有第一CCD探测器、第二CCD探测器、第三CCD探测器、第四CCD探测器。

作为本实用新型的进一步方案：所述主反射镜表面涂有反射光学膜层。

作为本实用新型的进一步方案：所述次反射镜表面涂有反射光学膜层。

作为本实用新型的进一步方案：所述第一CCD探测器、第二CCD探测器、第三CCD探测器和第四CCD探测器均与信号处理器连接，信号处理器与显示器连接。

作为本实用新型的进一步方案：所述第一CCD探测器、第二CCD探测器、第三CCD探测器、第四CCD探测器和信号处理器共同组成光电接收处理系统。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该基于旋转滤光片单色器的高光谱成像仪的前置望远准直系统将目标发出的光转换成匹配单色器口径的平行光束，单色器接收平行光束并且进行光谱扫描，会聚成像系统将单色器输出的含有光谱信息的光束进行会聚，并将目标成像在光电接收处理系统的接收面上，光电接收处理系统将接收到的光信号转换成电信号，并进行相应的信号处理，送给显示器输出。

与现有的高光谱成像仪相比本实用新型具有较高光谱分辨率，较高的光通量，以及光谱测量范围较大的优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的工作原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2，本实用新型实施例中，一种基于旋转滤光片单色器的高光谱成像仪，包括前置望远准直系统、单色器14和汇聚成像系统，所述前置望远准直系统由主反射镜12和次反射镜13组成，其中主反射镜12为凹面二次旋转抛物面镜，主反射镜12表面涂有反射光学膜层，将入射的光反射出去，主反射镜12接收来自被测物体发出的光线，并对光线进行反射和会聚，会聚光线的传播方向为主反射镜12的焦点，主反射镜12和主反射镜12的焦点之间设有一次反射镜13，主反射镜12的焦点与次反射镜13的焦点位置重合，该次反射镜13为凸面二次旋转抛物面镜，次反射镜13表面涂有反射光学膜层，将入射的光反射出去，主反射镜12中间设置有一开口，开口尺寸大于从次反射出射的平行光尺寸，不阻挡平行光出射，次反射镜13接收主反射镜12反射会聚的光线，并对光线反射，形成平行光从主反射镜12的中间开口出射，形成比入射光束口径小的平行光；所述前置望远准直系统设于单色器14的进光通道前侧，该单色器14上设有第一工作通道141、第二工作通道142、第三工作通道143和第四工作通道144；所述汇聚成像系统由第一透镜组15、第二透镜组16、第三透镜组17和第四透镜组18组成，其中第一透镜组15设于第一工作通道141的出射处，第二透镜组16设于第二工作通道142的出射处，第三透镜组17设于第三工作通道143的出射处，第四透镜组18设于第四工作通道144的出射处，第一透镜组15、第二透镜组16、第三透镜组17和第四透镜组18均是由数个透镜组成，对某一工作通道的出射光进行会聚成像，成像面位于该组透镜的后焦面上，第一透镜组15、第二透镜组16、第三透镜组17、第四透镜的后焦面上分别设有第一CCD探测器19、第二CCD探测器20、第三CCD探测器21、第四CCD探测器22，用来接收焦面上的光能量，并将光信号转换成电信号，第一CCD探测器19、第二CCD探测器20、第三CCD探测器21和第四CCD探测器22均与信号处理器连接，对CCD输出的电信号进行处理转换，得到物体的一维光谱信息和二维空间信息，并输出给显示器进行显示，第一CCD探测器19、第二CCD探测器20、第三CCD探测器21、第四CCD探测器22和信号处理器共同组成光电接收处理系统，实际应用中，可根据被测目标的需要灵活更换其中单色器14的通道数和测量光谱范围。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。