DE3781129T2

DE3781129T2 - Abbildendes spektrometer.

Info

Publication number: DE3781129T2
Application number: DE8787905485T
Authority: DE
Inventors: M Burke
Original assignee: Santa Barbara Research Center
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1986-07-18
Filing date: 1987-06-08
Publication date: 1993-03-25
Anticipated expiration: 2007-06-09
Also published as: WO1988000688A1; EP0274531B1; US4743112A; EP0274531A1; DE3781129D1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Spektrometereinrichtung. Die Einrichtung ist grundsätzlich in dem weiten Bereich der Messungen anwendbar, in dem die Spektrometer eingesetzt werden. Besondere technische Merkmale machen das Instrument für praktische Anwendungen besonders geeignet.
Die Bestandsaufnahme von Erdresourcen kann in effektiver Art und Weise mittels Spektrometerbeobachtungen von einem Flugzeug oder von einem Satelliten aus durchgeführt werden. Die Informationen können erhalten werden, da verschiedene Substanzen, Lebensformen und Strukturen Energie bei verschiedenen Wellenlängen in charakteristischer Art und Weise reflektieren und abstrahlen. Agrarfachleute, Botaniker, Geologen, Hydrologen und viele andere können verwertbare Informationen aus den Bildern extrahieren, die aus engen Wellenlängenbändern erstellt worden sind.
Um verwendbare, spektral aufgespaltene Bilder der Oberfläche der Erde zu erhalten, wird ein abbildendes Spektrometer an Bord einer Plattform in eine grobe Höhe geflogen, wie beispielsweise mit einem Space Shuttle, einem Flugzeug oder einem freifliegenden Satelliten. Die von dem abbildenden Spektrometer erhaltene Information kann für die spätere Weiterverwertung intern gespeichert werden, oder sie kann zu der Erde oder zu einer Satellitendaten-Empfangsstation übermittelt werden.
Spektrometer funktionieren derart, daß sie das Prinzip der Dispersion von Licht ausnutzen, welches auftritt, wenn Lichtstrahlen typischerweise mittels eines Beugungsgitters abgelenkt werden, oder durch ein Prisma gebrochen werden. Beugungsgitter verhalten sich optisch wie eine Mehrzahl von sehr engen individuellen Spalten, welche Lichtstrahlen dazu veranlassen, in Abhängigkeit der Wellenlänge der Strahlen abgelenkt zu werden. Prismen führen zur Dispersion von Licht, da der Ablenkungswinkel eines Lichtstrahles, wenn er durch ein Prisma hindurchtritt, eine Funktion der Wellenlänge infolge der Tatsache ist, daß optische Materialien sich unterscheidende Brechungsindexe in Abhängigkeit des durch sie hindurchtretenden Lichtes zeigen. Spektrometersysteme, welch als Dispersionselemente Prismen verwenden, weisen inhärente Vorteile gegenüber den Dispersionselementen vom Beugungsgittertyp auf, da sie im Hinblick auf die Lichtübertragung effizienter und für Streulicht weniger störanfällig sind. Demgemäß verwenden viele derzeitige Designs für abbildende Spektrometer Dispersionselemente vom Prismentyp. Abbildende Spektrometer, welche für den praktischen Bereich beabsichtigt sind, verwenden einen Vor-Optikbereich, der einen Teil der Oberfläche der Erde auf einen Spalt abbildet, um das Bildfeld zu definieren. Licht, welches durch den Spalt transmittiert (oder von ihm reflektiert) worden ist, wird dann unter Verwendung eines Beugungsgitters oder eines Prismas aufgespalten (dispergiert). Das aufgespaltene Licht wird auf eine Brennebene abgebildet, welche typischerweise aus einem Array aus feinen photoempfindlichen Elementen besteht. Wenn die Spektrometerplattform die Erdoberfläche überquert, wird eine Schwade (swath) der Erdoberfläche abgebildet. Die von dem Spektrometer erhaltene Information kann später verarbeitet werden, um Bilder der untersuchten Oberflächen zu erzeugen, die die Emission und/oder Reflexion von verschiedenen Lichtwellenlängen von verschiedenen Punkten auf der Oberfläche der Erde andeuten.
Eine Vielzahl von Designs für abbildende Spektrometereinrichtungen sind gegenwärtig bekannt. Diese Einrichtungen weisen typischerweise einen Vor-Optikbereich auf, der ein Bild eines ausgewählten Teiles der Oberfläche der Erde erzeugt, einen Spalt und einen Spektrometerteil, der das Spaltbild auf spaltet. Diese Einrichtungen tendieren hingegen dazu, massiv zu sein und sie sind im wesentlichen für Instrumente bestimmt, die nur einem Zweck dienen, d. h. für Abbildungsspektrometer. Des weiteren benötigen diese Systeme typischerweise eine nicht-planare Brennebenenanordnung, die die Herstellung der Brennebene mit ihrem Detektor-Array erheblich kompliziert. Darüberhinaus verlangen gegenwärtig vorstellbare abbildende Spektrometer, daß das Vor-Optiksystem einen Kollimator umfaßt, um alle Lichtstrahlen parallel zu machen. Die Kollimation ist nötig, um die Aberrationen zu kompensieren, die sich ergeben, wenn nichtkollimierte Strahlen durch das Prismen-Dispersionselement hindurchgeführt werden. Gegenwärtige abbildende Spektrometer sind darüberhinaus vergleichsweise massive Instrumente, da die optischen Strahlenpfadlängen dazu tendieren, ziemlich lang zu sein.
In "Applied Optics", vol. 25, Nr. 6, 15.03.1986, "Compact imaging spectrometer" ist ein abbildendes Spektrometer beschrieben, welches für Ernte- und Mineral-Resourcen- Kartographieexperimente verwendet werden kann, in denen die Strahlung von der Szenerie auf eine reflektierende Schmidt- Korrekturplatte trifft, die neben dem Krümmungszentrum eines ersten sphärischen Spiegels angeordnet ist. Die reflektierte Strahlung beleuchtet den oberen Teil des ersten Spiegels und bildet ein Bild bei seiner Brennebenenoberfläche. Ein reflektierender Spalt bei der ersten Brennebenenoberfläche fungiert als Gesichtsfeldblende und dient als Eintrittsspalt für den Spektrometerbereich des Instruments. Der erste Spiegel kollimiert die Strahlung, die von dem Spalt reflektiert worden ist und führt sie zu einem dichroischen Strahlteiler, der den Strahl in zwei Wellenlängenbänder separiert. Separate Dispersionsprismen und Korrekturplatten/Spiegel werden für jedes Wellenlängenband verwendet. Die reflektierten Bänder werden auf die Brennebene des ersten Spiegels refokussiert.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes abbildendes Spektrometer, welches eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber den gegenwärtigen Spektrometerdesigns realisiert.
Gemäß der Erfindung wird ein abbildendes Spektrometer bereitgestellt, mit:
einem optischen Spalt; einem konkaven reflektierenden ersten Spiegel, der von dem Spalt in einem Abstand angeordnet ist; einer Brennebenen-Anordnung, die eine optische Detektoreinrichtung aufweist, um ein Bild zu detektieren; einer Prismenanordnung und einem zweiten Spiegel; dadurch gekennzeichnet, daß die Prismenanordnung ein Paar von Prismenelementen enthält, die derartig zusammengefügt sind, daß sie erste und zweite parallele Oberflächen definieren, und daß Lichtstrahlen von dem Spalt durch die erste und zweite Prismenoberfläche hindurchtreten und spektral aufgespalten (dispergiert) werden, wobei die aufgespaltenen Strahlen von dem ersten Spiegel zu dem zweiten Spiegel reflektiert werden, von dem zweiten Spiegel zurück zu dem ersten, und dann erneut von dem ersten Spiegel, so daß die aufgespaltenen Strahlen erneut durch die ersten und zweiten Prismenoberflächen hindurchtreten, wo die Aufspaltung erhöht wird und wobei die Strahlen dann auf die Brennebenen-Anordnung geführt werden.
Darüberhinaus wird ein abbildendes Spektrometer bereitgestellt, mit:
einem optischen Spalt, einem konkaven reflektierenden ersten Spiegel, welcher von dem Spalt in einem Abstand angeordnet ist; einer Brennebenen-Anordnung, welche eine optische Detektiereinrichtung zum Detektieren eines Bildes aufweist; einer ersten Prismenanordnung; einer zweiten Prismenanordnung; und einem zweiten Spiegel; dadurch gekennzeichnet, daß die erste Prismenanordnung erste und zweite parallele Oberflächen aufweist und ein Paar von Prismenelementen enthält, die zweite Prismenanordnung erste und zweite parallele Oberflächen aufweist und ein Paar von Prismenelementen enthält, und daß Lichtstrahlen von dem Spalt durch die erste und zweite Oberfläche der ersten Prismenanordnung hindurchtreten und spektral aufgespalten (dispergiert) werden, wobei die aufgespaltenen Strahlen von dem ersten Spiegel zu dem zweiten Spiegel reflektiert werden, von dem zweiten Spiegel zurück zu dem ersten Spiegel und erneut von dem ersten Spiegel, so daß die aufgespaltenen Strahlen durch die erste und zweite Oberfläche der zweiten Prismenanordnung hindurchtreten, wobei die Dispersion erhöht wird und die Strahlen dann auf die Brennebenen-Anordnung geführt werden.
Das beschriebene neuartige Prismendesign sorgt für eine exzellente optische Leistungsfähigkeit ohne einer Lichtkollimation zu bedürfen, wodurch das Vor-Optiksystem vereinfacht wird. Infolge dieses Vorteiles kann das abbildende Spektrometer gemäß der vorliegenden Erfindung an bereits existierende optische Teleskope befestigt werden, die keine Lichtkollimatoren haben. Da das Spektrometer gemäß der vorliegenden Erfindung mit bestehenden Vor-Optiksystemen verwendet werden kann, werden seine Kosten erheblich vermindert, und zwar verglichen mit den speziell angepaßten "nur-Spektrometer" Systemen. Die Flexibilität des Gesamtsystemes wird vergrößert, da der Vor-Optikteleskopteil für andere Zwecke verwendet werden kann, wenn er nicht für die Spektrometerabbildung benutzt wird. Das Spektrometersystem sorgt darüberhinaus für ein ebenes Feld, wodurch die Verwendung von planar geformten Brennebenen-Anordnungen ermöglicht wird und sich die Kosten und die Komplexität der Brennebene vermindern. Das Spektrometer ist sehr kompakt, da sich die gewünschte Feldgröße bei der Brennebene ohne eine lange optische Achsenlänge erzielen lädt. Das Spektrometer erzielt eine exzellente Bildqualität infolge der Verwendung eines "doppelarmigen" optischen Systemes, in dem die Lichtstrahlen durch Prismenelemente in beiden Armen der Einheit hindurchgeführt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Zusätzliche Verbesserungen und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann, auf den sich diese Erfindung bezieht, aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen und den angefügten Ansprüchen deutlich, die in Zusammenhang mit der begleitenden Zeichnung zu sehen sind, in der zeigt:
Fig. 1 eine diagrammartige Darstellung eines beispielhaften Teleskopsystemes, das an ein abbildendes Spektrometer gemäß der vorliegenden Erfindung angekoppelt wird;
Fig. 2 eine diagrammartige Darstellung einer ersten Ausführungsform eines abbildenden Spektrometers gemäß der vorliegenden Erfindung, welche eine einzelne grobe Prismenanordnung verwendet; und
Fig. 3 eine diagrammartige Darstellung eines abbildenden Spektrometers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welches ein Paar von Prismenanordnungen verwendet.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Unter Bezugnahme insbesondere auf die hier gezeigte Fig. 1 ist ein abbildendes Spektrometer 10 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, das mit einem als Beispiel dienenden optischen Teleskop 12 verbunden ist. Das Teleskop 12 empfängt ein Bild und konvergiert über optische Elemente dieses Bild in einer vergrößerten Form zu einer Austrittspupille. Das abbildende Spektrometer 10 kann an das Teleskop 12 wie in Fig. 1 gezeigt angekoppelt werden, um die spektrale Analyse des Bildes des Teleskopes zu ermöglichen.
Fig. 2 illustriert diagrammartig ein abbildendes Spektrometer 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das abbildende Spektrometer 10 weist grundsätzlich einen optischen Spalt 14 auf, eine Prismenanordnung 16, einen konkaven reflektierenden Spiegel 18 und eine Brennebenen-Anordnung 20. Der optische Spalt 14 und die Brennebene 20 werden im allgemeinen entlang der gleichen Ebene angeordnet, wobei der reflektierende Spiegel 18 von ihnen versetzt angeordnet wird. Die Prismenanordnung 16 wird zwischen der Ebene des optischen Spaltes 14 und der Brennebene 20 und dem reflektierenden Spiegel 18 angeordnet. Wie in Fig. 2 dargestellt wird Licht, das durch die Strahlen 26 und 30 sowie durch die optische Achse 28 dargestellt ist und das durch den optischen Spalt 14 übertragen wird, zunächst durch die Prismenanordnung 16 geführt, wo eine Dispersion infolge der Variation der Abweichung des Lichtes als Funktion der Lichtfrequenz auftritt. Das Licht wird dann zu dem reflektierenden Spiegel 18 übertragen, von wo es zu einem konvexen zweiten Spiegel 32 reflektiert wird, von dem es erneut in Richtung des reflektierenden Spiegels 18 geführt wird. Die Strahlen werden dann umgelenkt und durch die Prismenanordnung 16 geführt und treten durch sie in einer entgegengesetzten Richtung hindurch, wobei die Dispersion des Lichtes erhöht wird. Das Licht wird schließlich auf die Brennebene 20 geführt, welche vorzugsweise aus einem Array aus feinen photoempfindlichen Elementen besteht.
Die Prismenanordnung 16 besteht aus einem Paar von keilförmigen Prismenelementen 22 und 24. Gemäß einem Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung weisen die Prismenelemente 22 und 24 äußere Oberflächen 101 und 103 auf, welche parallel sind. Die Oberflächen 101 und 103 repräsentieren die Lichtrahleintritts- und -austrittsoberflächen der Prismenanordnung 16. Es ist herausgefunden worden, daß die Anordnung der Oberflächen 101 und 103 derartig, daß sie parallel sind, dazu führt, daß die bildverzerrenden Effekte der Aberration, welche sich normalerweise ergeben würden, wenn nicht-kollimiertes Licht auf die Prismenoberflächen einfällt, vermindert werden. Darüberhinaus sind die Eintritts- und Austrittsoberflächen der Prismenanordnung 16 senkrecht zu der optischen Achse 28 angeordnet, was auch dazu beiträgt, daß die Aberration vermindert wird. In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform werden die Prismen 22 und 24 derartig ausgewählt, daß ihr Brechungsindex bei einer nominalen Wellenlänge innerhalb des gewünschten Spektralbandes des Instrumentes im wesentlichen gleich ist, so daß Licht bei dieser Wellenlänge durch die Prismenanordnung 16 nicht abgelenkt wird. Indessen sind die optischen Materialien der Prismenelemente 22 und 24 derartig ausgewählt, daß sie bei den Wellenlängen, welche von der Nominalen verschieden sind, stark bezüglich der Dispersion variieren, um ein aufgespaltenes Bild zu erzeugen. Da das Spektrometer 10 zwei "Arme" aufweist, die das Licht, das durch den Spektrometer übertragen wird, dazu veranlassen, durch die Prismenanordnung 16 zweimal hindurchzutreten, wird die Dispersion wie die spektrale Auflösung erhöht (was zur Auflösung von schmalen Wellenlängenbändern führt), wodurch für eine Kompaktheit des Spektrometers 10 gesorgt wird. Darüberhinaus ermöglichen die zwei Arme des Systems, das bestimmte Aberrationen, die aufgrund des ersten Hindurchtretens durch die Prismenanordnung 16 entstanden sind, nach dem zweiten Hindurchtreten durch die Prismenanordnung eliminiert werden. Eine Skalierung des optischen Systemes kann verwendet werden, um die gewünschte Feldgröße der Brennebene 20 zu erzielen.
Da die Pfadlängen der Lichtstrahlpfade 26 und 30 und der Strahl entlang der optischen Achse 28 die gleiche Länge aufweisen, ist das Bild, das bei der Brennebene 20 gebildet wird, planar, wodurch für ein flaches Feld gesorgt wird, das die Brennebenenherstellung vereinfacht. Dies stellt einen signifikanten Vorteil dar, da nicht-planare Brennebenen schwierig herzustellen sind, weil das Array aus photoempfindlichen Elementen präzise positioniert werden muß, um eine gekrümmte Oberfläche zu definieren.
Die spezifischen optischen Parameter für ein Beispiel eines abbildenden Spektrometers 10, welches gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung hergestellt ist, sind der folgenden Tabelle 1 zu entnehmen. Die Tabelle 1 identifiziert die optischen Oberflächen und Elemente des Spektrometers 10, indem sie aufeinanderfolgend in der Reihenfolge numeriert werden, in der die Lichtstrahlen 26 und 30 und der Strahl entlang der optischen Achse 28 auf die verschiedenen Oberflächen einfällt, und zwar beginnend mit der Oberfläche 100, die der des optischen Spaltes 14 entspricht. Die Oberflächen 101, 102 und 103 sind die Oberflächen, die die Strahlen kontaktieren, wenn sie durch den ersten "Arm" des Spektrometers hindurchtreten, wohingegen die Oberflächen 104, 105 und 106 reflektierende Oberflächen des konkaven reflektierenden Spiegels 18 und des konvexen zweiten Spiegels 32 sind. Die Oberflächen 107, 108 und 109 sind die Oberflächen der Prismenanordnung 16, mit denen die Strahlen wechselwirken, wenn sie durch den zweiten "Arm" des Spektrometers 10 hindurchtreten, und zwar bevor sie schließlich auf die Oberfläche 110 geführt werden, die der Brennebene 20 entspricht. Die verschiedenen Parameter werden in einem Computer-Software- Paket verwendet, das ACCOSV genannt wird, und das von der Optical Research Associates, Inc. 550 N. Rosemead Boulevard, Pasadena, California 91107 verkauft wird. Tabelle 1 Grundlegende Linsendaten Oberflächennummer Krümmung Radius Dicke Medium Luft reflektierend SCHOTT

Konus-Konstanten und die asphärischen Daten

Oberflächennummer Konus-Konstante
105 2,54511B-02 Neigungs- und Dezentrierungsdaten Oberflächennummer Typ Alpha Beta Gamma Neigung Referenz-Objekthöhe Referenz-Aperturhöhe Objektivoberfläche Referenzoberfläche Bildoberfläche Effektive Brennweite Rückfokus Länge transversale Vergrößerung Wellenlängen Nr. spektrale Breite Lochblende bei Oberfläche 105 Alle Linseneinheiten in mm
Das Spektrometer 113 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 3 gezeigt. Das in Fig. 3 gezeigte Spektrometer 113 ist mit einem oberen "Arm" dargestellt, der die Brennebene enthält, wohingegen der in Fig. 2 gezeigte obere Arm den optischen Spalt enthält. Das Spektrometer 113 ist für ähnliche Anwendungen angepaßt, wie das Spektrometer 10. Das Spektrometer 113 enthält ein Paar von Prismenanordnungen 114 und 116, welche jeweils ein Paar von Prismenelementen 118, 120, 122 und 124 aufweisen. Der konvexe zweite Spiegel 126 ist bereitgestellt, um das Bild von dem konkaven Spiegel 128 zu reflektieren. Die Strahlenpfade 130 und 134 und die Strahlen entlang der optischen Achse 132 werden durch das Spektrometer 113 in einer Art und Weise geführt, die der des Spektrometers 10 entspricht, d. h. durch den Spalt 136 und die Prismenanordnung 114, wobei sie anschließend von den Spiegeln 126 und 128 reflektiert werden. Die Strahlen werden dann durch eine andere Prismenanordnung 116 (anstelle durch die gleiche Prismenanordnung gemäß der ersten Ausführungsform) und dann auf die Brennebene 138 geführt. Wie in der ersten Ausführungsform weisen die Prismenanordnungen 114 und 116 die Merkmale von Eintritts- und Austrittsoberflächen auf, welche parallel sind, was in Hinblick auf die Korrektur von Aberrationen ohne dem Erfordernis von Lichtkollimatoren als wichtig ermittelt wurde. Im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform sind hingegen die Eintritts- und Austrittsoberflächen der Prismenanordnungen 114 und 116 nicht senkrecht zum Zentral-Strahlpfad 132 orientiert. Gemäß dieser Ausführungsform ist herausgefunden worden, daß die Eintritts- und Austrittsoberflächen der Anordnungen 114 und 116 von einer Ebene verkippt werden können, die senkrecht zum Zentralstrahlpfad 132 ist. Indessen ist herausgefunden worden, daß der Neigungswinkel, der in Fig. 3 mit einem A bezeichnet ist, für beide Prismenanordnungen zum einen identisch und zum anderen in entgegengesetzter Richtung gewählt sein muß, um die sich ergebenden Aberrationen aufzuheben, da die Strahlen auf die Prismenanordnungen nicht senkrecht zu ihrer Oberfläche auftreffen. Die Prismenanordnungen 114 und 116 bestehen aus Prismenelementen, die verschiedene charakteristische Brechungsindizes aufweisen, um dadurch das Spaltbild aufzuspalten, das durch sie hindurchtritt. Im Hinblick auf sonstige Aspekte arbeitet diese Ausführungsform wie die erste und ermöglicht auf ähnliche Art und Weise die Verwendung einer eben geformten Brennebene 138. Die spezifischen optischen Parameter, welche für das Spektrometer 113 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als akzeptabel befunden worden sind, sind der folgenden Tabelle 2 zu entnehmen. Wie in Tabelle 1 sind die optischen Oberflächen aufeinanderfolgend numeriert, und zwar in Übereinstimmung mit der Serie der Oberflächen, die auf die Lichtstrahlen 130, 132 und 134 einwirken, wie sie vom Spalt 136 übertragen werden, der mit dem Bezugszeichen 200 versehen ist, nämlich über die Oberflächen 201, 202 und 203 der Prismenanordnung 114, und wie sie von den Oberflächen 205, 206 und 207 reflektiert worden sind. Nachfolgend werden die Strahlen über die Oberflächen 208, 209 und 210 des Prismenelementes 116 geführt und schließlich auf die Brennebenen- Oberfläche 212. Die Oberflächen 204 und 211 gemäß der Fig. 3 und der Tabelle 2 sind "Dummy"-Oberflächen, welche geeignete Daten bereitstellen, mittels denen andere Oberflächen definiert werden. Grundlegende Linsendaten Tabelle 2 Oberflächennummer Krümmung Radius Dicke Medium Luft SCHOTT reflektierend SCHOTT Luft

Konus-Konstanten und die asphärischen Daten

Oberflächennummer Konus-Konstante
206 2,54511E-02 Neigungs- und Dezentrierungsdaten Oberflächennummer Typ Alpha Beta Gamma Neigung Dezentr. Referenz-Objekthöhe Referenz-Aperturhöhe Objektivoberfläche Referenzoberfläche Bildoberfläche Effektive Brennweite Rückfokus Länge transversale Vergrößerung Wellenlängen Nr. spektrale Breite
Lochblende bei Oberfläche 206
Alle Linseneinheiten in mm
Während die obige Beschreibung die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betrifft, wird zur Kenntnis genommen werden, daß die Erfindung verschiedenen Modifikationen, Variationen und Änderungen ausgesetzt werden kann, ohne den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche zu verlassen.

Claims

1. Abbildendes Spektrometer (10) mit:

einem optischen Spalt (14);

einem konkaven, reflektierenden ersten Spiegel (18) im Abstand von dem Spalt;

einer Brennebenen-Anordnung (20), die eine optische Detektoreinrichtung zum Detektieren eines Bildes aufweist;

einer Prismenanordnung (16); und

einem zweiten Spiegel (32) dadurch gekennzeichnet, daß die Prismenanordnung (16) ein Paar von Prismenelementen (22, 24) umfaßt, die so angeordnet sind, daß sie erste (101) und zweite (103) parallele Oberflächen definieren und daß Lichtstrahlen von dem Spalt (14) durch die erste (101) und zweite (103) Prismenebene hindurchtreten und spektral dispergiert werden, die dispergierten Strahlen von dem ersten Spiegel (18) zu dem zweiten Spiegel (32), von dem zweiten Spiegel (32) zurück zu dem ersten Spiegel (18) und wieder von dem ersten Spiegel (18) reflektiert werden, so daß die dispergierten Strahlen wieder durch die erste (101) und zweite (103) Prismenoberfläche hindurchtreten, wo die Dispersion erhöht wird und die Strahlen dann auf die Brennebenen-Anordnungen (20) geführt werden.

2. Abbildendes Spektrometer nach Anspruch 1, wobei die erste (101) und zweite (103) Prismenanordnung-Oberfläche senkrecht auf der optischen Achse des Spektrometers steht.

3. Abbildendes Spektrometer nach Anspruch 1, worin die Prismenelemente (22, 24) aus optischen Materialien gebildet sind, die den gleichen Brechungsindex bei einer bestimmten Wellenlänge innerhalb des Spektralbandes des abbildenden Spektrometers aufweist, so daß Licht bei dieser Wellenlänge durch die Prismenanordnung nicht abgelenkt wird, die Prismenelemente unterscheiden sich in ihren Brechungsindizes für von der bestimmten Wellenlänge abweichenden Wellenlängen, wodurch das Licht bei diesen anderen Wellenlängen abgelenkt wird.

4. Abbildendes Spektrometer nach Anspruch 1, worin der Spalt (14), die Prismenanordnung (16) und der erste (18) und zweite (32) Spiegel so konfiguriert und positioniert sind, daß alle Strahlenpfade äquidistant sind, wenn die Brennebene eine planare Form aufweist.

5. Abbildendes Spektrometer (113) mit:

einem optischen Spalt (136);

einem konkaven, reflektierenden ersten Spiegel (128) im Abstand von dem Spalt;

einer Brennebenen-Anordnung (138), die eine optische Detektiereinrichtung zum Detektieren eines Bildes aufweist;

einer ersten Prismenanordnung (114);

einer zweiten Prismenanordnung (116) und

einem zweiten Spiegel (126); dadurch gekennzeichnet, daß die erste Prismenanordnung (114) erste (201) und zweite (203) parallele Oberflächen aufweisen und ein Paar Prismenelemente (118, 120) umfaßt, die zweite Prismenanordnung (116) erste (208) und zweite (210) parallele Oberflächen aufweisen und ein Paar Prismenelemente (116, 122) umfaßt, und daß die Lichtstrahlen von dem Spalt (136) durch die erste (201) und zweite (203) Oberfläche der ersten Prismenanordnung (114) hindurchtreten und spektral dispergiert werden, die dispergierten Strahlen von dem ersten Spiegel (128) zu dem zweiten Spiegel (126), von dem zweiten Spiegel (126) zurück zu dem ersten Spiegel (128) und wieder von dem ersten Spiegel (128) reflektiert werden, so daß die dispergierten Strahlen durch die erste (208) und zweite (210) Oberfläche der zweiten Prismenanordnung (116) hindurchtreten, wo die Dispersion erhöht wird und die Strahlen dann zu der Brennebenen-Anordnung (138) gelenkt werden.

6. Abbildendes Spektrometer nach Anspruch 5, worin die erste (114) und zweite (116) Prismenanordnung bezüglich der optischen Achse des Spektrometers geneigt angeordnet sind, wobei die erste (114) und die zweite (116) Prismenanordnung jeweils um den gleichen Winkel geneigt sind.

7. Abbildendes Spektrometer nach Anspruch 5, worin der Spalt (136), Prismenanordnungen (114, 116) und erste (120) und zweite (126) Spiegel konfiguriert und positioniert sind, so daß alle Strahlenpfade äquidistant sind, wenn die Brennebene eine planare Form aufweist.