一种具有多精度光谱分辨率的分光成像方法

本发明涉及一种推扫式成像光谱技术，特别涉及一种具有多精度光谱分辨率的分光成像方法。

背景技术：

1、成像光谱仪是光学成像技术与光谱分析技术的融合，可在获得目标图像空间信息的同时获得其对应光谱信息，是一种综合获取目标信息的光学仪器。目前成像光谱仪已广泛应用于航空航天遥感、医学检测与诊断、矿产资源勘探、环境监测以及军事侦察与伪装识别等诸多领域。

2、现有文献所报道的传统结构的推扫式分光成像系统仅能提供固定的光谱分辨率，或在不同的波段提供不同的光谱分辨率，难以满足复杂的目标场景探测需求。例如在植被覆盖率监测时，低光谱分辨率即可满足要求；当对各树木种类进行分析时，需要精确分析各种树木的光谱特征，此时就需要高光谱分辨率的数据。参见文献 “design of a compactspectrometer with large field of view based on freeform surface”（ [j] .optics communications , 2019 (444): 81-86），报道了一种基于自由曲面的offner成像光谱仪，其可见光及近红外波段光谱分辨率为3.6nm，短波红外波段光谱分辨率为6.7nm；中国发明专利cn 109781261 a公布了一种基于wynne-offner结构的紧凑型折反式无热化成像光谱仪，采用了浸没式光路，波段为可见光及近红外，光谱分辨率为固定的2.5nm。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的不足，提供一种具有多精度光谱分辨率的分光成像方法，可在像面上提供全工作波段多种不同精度光谱分辨率的光谱图像，实现对同一目标同时进行多种精度光谱分辨率成像的应用需求，

2、为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是提供一种具有多精度光谱分辨率的分光成像方法，包括如下步骤：

3、（1）目标光谱入射光线经入射狭缝，由弯月透镜折射，凹球面反射镜反射后，将会聚光束入射到变刻线密度全息凸面反射光栅上；所述的弯月透镜、凹球面反射镜和变刻线密度全息凸面反射光栅呈同心结构，变刻线密度全息凸面反射光栅置于于弯月透镜外表面的中心处；

4、（2）会聚光束经变刻线密度全息凸面反射光栅沿子午方向在不同孔径处设置的不同刻线密度段衍射分光后对应获得多束发散光束，实现光谱分光和像差平衡；

5、（3）衍射分光的各束光束入射至凹球面反射镜反射，经弯月透镜折射后，会聚于面传感器，在像面的不同位置处获得同一目标的光谱信息，实现多种精度的光谱分辨率成像。

6、本发明技术方案所述的变刻线密度全息凸面反射光栅沿子午方向在不同孔径处，设有2～6个具有不同刻线密度的分孔径，每个分孔径段内的刻线密度相同，各分孔径的刻线密度依次呈递增或递减。

7、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

8、1.本发明将变刻线密度全息凸面反射光栅应用于分光成像系统中，采用在变刻线密度全息凸面反射光栅在子午方向不同孔径处设置不同的刻线密度的方法，每种分辨率均包含工作波段内的全部光谱信息，可在像面上提供多种不同光谱分辨率的光谱图像。

9、2.本发明采用的变刻线密度全息凸面反射光栅，不仅具有色散作用，可提供多种不同的光谱分辨率，同时，还可以利用自身的全息像差补偿系统固有的几何像差，尤其平衡了像散，同时实现成像光谱的多种光谱分辨率成像。

技术特征：

1.一种具有多精度光谱分辨率的分光成像方法，其特征在于包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种具有多精度光谱分辨率的分光成像方法，其特征在于：所述变刻线密度全息凸面反射光栅沿子午方向在不同孔径处，设有2～6个具有不同刻线密度的分孔径，每个分孔径段内的刻线密度相同，各分孔径的刻线密度依次呈递增或递减。

技术总结
本发明涉及一种具有多精度光谱分辨率的分光成像方法。目标光谱入射光线经入射狭缝，由弯月透镜折射，凹球面反射镜反射后，会聚至到变刻线密度全息凸面反射光栅上；经变刻线密度全息凸面反射光栅沿子午方向在不同孔径处设置的不同刻线密度段衍射分光后对应获得多束发散光束，实现光谱分光和像差平衡；衍射分光的各束光束再次经凹球面反射镜、弯月透镜折射后，会聚于面传感器，在像面的不同位置处获得同一目标的光谱信息，实现多种精度的光谱分辨率成像。本发明提供的分光成像方法具有高数值孔径的优点，集光能力强，适用于对同一目标同时进行多种精度光谱分辨率成像的机载遥感应用。

技术研发人员：季轶群,冯安伟
受保护的技术使用者：苏州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14