CN216899246U - 一种基于光栅分光的透射式光谱成像仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于光栅分光的透射式光谱成像仪，包括前置望远物镜、狭缝、共光谱准直成像镜、平面光栅、探测器和反射镜，前置望远物镜位于所述光谱成像仪的前端；狭缝位于所述前置望远物镜和共光谱准直成像镜之间；平面光栅位于所述共光谱准直成像镜的后端，且所述平面光栅与共光谱准直成像镜采用折反式共光路结构；反射镜位于所述共光谱准直成像镜和探测器之间。上述光谱成像仪结构紧凑、效率高、光谱分辨率均匀，能有效获取地物目标的光谱信息，适用于无人机搭载。

Description

一种基于光栅分光的透射式光谱成像仪

技术领域

本实用新型涉及光谱成像技术领域，尤其涉及一种基于光栅分光的透射式光谱成像仪。

背景技术

光学遥感工作波段是在紫外光、可见光以及红外光，大多数物质在这个波段范围内都具有诊断特性，也即为物质的指纹特性，通过对特征光谱的分析，即能识别出物体的类别和成分。光谱成像仪是能够获得被测目标两维空间信息和一维光谱信息的“图谱合一”的光学遥感仪器，得到的图像数据被称为“数据立方体”(Data Cube)。光谱维是不同波长的二维空间图像，每一个目标点的不同光谱信息，即为这个点的光谱曲线。光谱成像技术集光学、光谱学、精密机械、电子技术及计算机技术于一体，是在多学科交叉融合基础上的创新。

光谱信息的获取是通过色散原件将相同入射角的不同波长的光线分开，随着光学元件制作工艺的进步，平面光栅的衍射效率也有了很大的提高，不同波长的光线入射到平面光栅而产生不同的出射偏向角造成分光。

目前，棱镜作为分光元件，无法实现高的光谱分辨率，凹面光栅作为分光元件，可以实现高的光谱分辨率，但是受限于光栅工艺原理，无法做到高的能量利用率，平面光栅，近几年的工艺发展很快，衍射效率能实现60％，甚至80％。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于光栅分光的透射式光谱成像仪，该光谱成像仪结构紧凑、效率高、光谱分辨率均匀，适用于无人机搭载。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于光栅分光的透射式光谱成像仪，所述光谱成像仪包括前置望远物镜、狭缝、共光谱准直成像镜、平面光栅、探测器和反射镜，其中：

所述前置望远物镜位于所述光谱成像仪的前端；

所述狭缝位于所述前置望远物镜和共光谱准直成像镜之间；

所述平面光栅位于所述共光谱准直成像镜的后端，且所述平面光栅与共光谱准直成像镜采用折反式共光路结构；

所述反射镜位于所述共光谱准直成像镜和探测器之间。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，上述光谱成像仪结构紧凑、效率高、光谱分辨率均匀，能有效获取地物目标的光谱信息，适用于无人机搭载。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例提供的基于光栅分光的透射式光谱成像仪结构示意图。

具体实施方式

下面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，这并不构成对本实用新型的限制。基于本实用新型的实施例，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，都属于本实用新型的保护范围。

如图1所示为本实用新型实施例提供的基于光栅分光的透射式光谱成像仪结构示意图，所述光谱成像仪包括前置望远物镜1、狭缝2、共光谱准直成像镜3、平面光栅4、探测器5和反射镜6，其中：

所述前置望远物镜1位于所述光谱成像仪的前端，用于将无穷远目标呈现在狭缝2的位置，可以根据实际空间分辨率的需求更换不同焦距的镜头，标准C口镜头，即插即用；

所述狭缝2位于所述前置望远物镜1和共光谱准直成像镜3之间；

所述平面光栅4位于所述共光谱准直成像镜3的后端，且所述平面光栅4与共光谱准直成像镜3采用折反式共光路结构；

所述反射镜6位于所述共光谱准直成像镜3和探测器5之间。

具体实现中，狭缝2与共光谱准直成像镜3的距离为9.4mm；

共光谱准直成像镜3与平面光栅4的距离为2mm；

共光谱准直成像镜3与反射镜6的距离为7.5mm；

反射镜6与探测器5的距离3.5mm，为保证成像清晰，此距离可做适当调整。

具体实现中，所述狭缝2的长度为5.6mm；

共光谱准直成像镜3的焦距为20mm。

上述光谱成像仪的光路具体为：光辐射将无穷远处目标经过前置望远物镜1进入光谱成像仪；光线经狭缝2滤波，将目标的狭缝像经共光谱准直成像镜3后平行出射；平行光再入射到作为分光元件的平面光栅4上，反射后的光束反向经过共光谱准直成像镜3；再经反射镜反射后将所述目标的空间光谱信息呈现到探测器5上。

另外，上述光谱成像仪的相对孔径为3；视场角±8°；放大率1:1；工作波长在400nm～1000nm范围内。

值得注意的是，本实用新型实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。例如可以改变光学镜头的焦距、偏轴和偏角等，这些更改和变化不脱离本实用新型的保护范围。

综上所述，本实用新型具有如下优点：

1、采用折反式共光路的结构设计，实现准直镜和成像镜通用，***紧凑，节约成本；

2、采用平面光栅的色散方案，光学效率高，相比较同样结构的凹面光栅光谱成像仪***，稳定性更好，可靠性更高；

3、该光谱仪结构紧凑、效率高、光谱分辨率均匀，能有效获取地物目标的光谱信息，适用于无人机搭载。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。本文背景技术部分公开的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (3)

1.一种基于光栅分光的透射式光谱成像仪，其特征在于，所述光谱成像仪包括前置望远物镜、狭缝、共光谱准直成像镜、平面光栅、探测器和反射镜，其中：

所述前置望远物镜位于所述光谱成像仪的前端；

所述狭缝位于所述前置望远物镜和共光谱准直成像镜之间；

所述平面光栅位于所述共光谱准直成像镜的后端，且所述平面光栅与共光谱准直成像镜采用折反式共光路结构；

所述反射镜位于所述共光谱准直成像镜和探测器之间。

2.根据权利要求1所述基于光栅分光的透射式光谱成像仪，其特征在于，

所述狭缝与共光谱准直成像镜的距离为9.4mm；

所述共光谱准直成像镜与平面光栅的距离为2mm；

所述共光谱准直成像镜与反射镜的距离为7.5mm；

所述反射镜与探测器的距离3.5mm。

3.根据权利要求1所述基于光栅分光的透射式光谱成像仪，其特征在于，

所述狭缝的长度为5.6mm；

所述共光谱准直成像镜的焦距为20mm。

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