凸面光栅Offner结构双狭缝多光谱系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光学领域，特别涉及一种凸面光栅Offner结构双狭缝多光谱系统。
【背景技术】
[0002] 光谱仪系统是遥感光谱仪器的核心，特别是对光谱成像质量较高，且对连续谱成 像的仪器中。传统的光谱仪结构形式主要有Czerny-Turner结构，Offner结构、交叉型 Czerny-Turner结构、Rowland圆结构等等，这些结构对于波段范围较窄或者是光谱分辨率 不高的系统能够很好的满足仪器设计指标要求。但是对于光谱范围较宽并且光谱分辨率较 高的高光谱、超光谱系统而言，只能采用双色镜的形式，将光谱范围分成多段，再采用上述 结构形式的系统结构复杂，体积庞大。
[0003] 星载成像光谱仪、空基成像光谱仪和部分地基光谱仪一般对仪器的重量、体积等 几何物理量要求较高，过大的体积和重量导致仪器的生产、制造、发射等成本成几何级数增 加，尤其是星载光谱仪，对仪器的重量和体积要求更为严格。
[0004] 到目前为止，大部分星载光谱仪尤其是高光谱和超光谱系统，为了满足其光谱范 围的需要，其一般采用多通道的形式，即将光谱范围利用双色镜分成多个波段范围，每个波 段范围再分别设计对应的光谱仪系统，最终成像在对应的探测器上。同时为了缩小系统外 形尺寸，光路中一般增加平面反射镜反射，将光路进行折叠以缩小体积。该种结构形式能够 满足仪器的指标要求，但是对于一些空间方向视场较小的仪器而言，CCD或者CMOS面阵探 测器在空间维的利用率很低，只采用很少一部分的像元数。因此上述结构导致了仪器的体 积和重量增加很多，一些资源较为紧张的卫星或者飞机以及地基上无法满足使用要求，并 且该种结构研制成本高，装调麻烦。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服已有的光谱仪体积、重量较大，无法应用于空间资源较为 紧张的场合的缺陷，从而提供一种体积小、重量轻，具有广泛适用范围的多光谱系统。
[0006] 为了实现上述目的，本发明提供了一种凸面光栅Offner结构双狭缝多光谱系统， 包括：双狭缝组件、主反射镜、凸面光栅、成像物镜以及焦面探测器；其中，从前置的望远 镜系统或者光纤出射远心系统出射的光以一定方向从双狭缝组件的入射狭缝进入；入射光 经过主反射镜反射后，以会聚光束的形式入射到所述凸面光栅上，经过所述凸面光栅反射 之后实现光谱分光，同时将会聚光束变成发散光束；最后由所述成像物镜成像；所述焦面 探测器位于所述成像物镜的焦面上，采集在所述成像物镜上所形成的图像。
[0007] 上述技术方案中，所述双狭缝组采用左右和上下分离的双狭缝将不同波段的光引 入。
[0008] 上述技术方案中，所述双狭缝组包括第一入射狭缝和第二入射狭缝；其中，所述第 一入射狭缝位于左上侧，所述第二入射狭缝位于右下侧。
[0009] 上述技术方案中，所述双狭缝组中狭缝的宽度根据光谱分辨率加以调整。
[0010] 上述技术方案中，所述主反射镜的表面镀有全波段的反射膜。
[0011] 上述技术方案中，所述双狭缝组件、主反射镜、成像物镜以及焦面探测器的光轴与 所述凸面光栅的光轴在一个平面内。
[0012] 上述技术方案中，所述凸面光栅的刻线数根据线分辨率要求确定。
[0013] 上述技术方案中，所述成像物镜为反射式光学系统。
[0014] 上述技术方案中，所述成像物镜为球面反射式光学系统，或非球面光学系统，或者 由球面、非球面组成的多反射式光学系统。
[0015] 本发明的优点在于：
[0016] 1、本发明的多光谱系统中的入射狭缝包括有两个狭缝，两个狭缝的位置可以由机 械加工精确确定，通过调整两个狭缝的宽度可调整两个通道的分辨率；
[0017] 2、本发明的多光谱系统将不同波段的光同时成像在一个探测器上的不同区域，可 以充分提高面阵探测器的利用效率，降低对资源的要求；
[0018] 3、本发明的多光谱系统中不同波段的光公用了一套光学系统、一个探测器，降低 了仪器的研发成本，缩小了仪器的体积，减轻了重量，对于星载、空载和部分地基成像光谱 仪有广泛的应用范围；
[0019] 4、本系统所有系统均为反射式结构，系统中元件的调整与传统OfTner结构一致， 没有增加仪器的装调难度。
【附图说明】
[0020] 图1是本发明的凸面光栅Offner结构双狭缝多光谱系统的结构示意图；
[0021] 图2是本发明的凸面光栅Offner结构双狭缝多光谱系统中的双狭缝组的示意 图；
[0022] 图3是本发明的凸面光栅Offner结构双狭缝多光谱系统的传递函数曲线图；
[0023] 图4是本发明的凸面光栅Offner结构双狭缝多光谱系统各个视场的弥散斑半径 随波长变化曲线的示意图；
[0024] 图5(a)是在一个实施例中，入射狭缝1-1各视场弥散斑半径随波长的变化曲线示 意图；
[0025] 图5(b)是在一个实施例中，入射狭缝1-2各视场弥散斑半径随波长的变化曲线示 意图。
【具体实施方式】
[0026] 现结合附图对本发明作进一步的描述。
[0027] 参考图1，本发明的凸面光栅Offner结构双狭缝多光谱系统包括：双狭缝组件1、 主反射镜2、凸面光栅3、成像物镜4以及焦面探测器5 ;其中，从前置望远镜系统或者光纤 出射远心系统出射的光以一定方向从双狭缝组件1的入射狭缝进入多光谱系统；入射光经 过主反射镜2反射后，以会聚光束的形式入射到凸面光栅3上，经过凸面光栅3反射之后实 现了光谱分光，同时将会聚光束变成了发散光束；最后由成像物镜4成像；所述焦面探测器 5采集在成像物镜4上所形成的图像。
[0028] 下面对本发明的多光谱系统中的各个部件做进一步的说明。
[0029] 参考图2,双狭缝组1采用左右和上下分离的双狭缝将不同波段的光引入多光谱 系统，它包括第一入射狭缝1-1和第二入射狭缝1-2 ;通过所述第一入射狭