一种用于高光谱成像仪的光学玻璃的设计方法技术

本发明专利技术提供了一种用于高光谱成像仪的光学玻璃的设计方法，属于光学设计技术领域，该光学玻璃的设计方法包括装调步骤、测量步骤和镀膜步骤，装调步骤是使入射光穿过高光谱成像仪的入射狭缝，然后入射光依次穿过准直系统、分光系统和聚焦系统后，由探测器接收，探测器接收到的光谱包括一级光谱和二级光谱，对高光谱成像仪进行装调，计算出探测器与聚焦系统之间任意位置处二级光谱所在的位置，测量探测器的光谱响应曲线，记录光谱响应曲线的结果，并根据光谱响应曲线结果计算相应的光谱响应均匀校正透过率曲线，在光学玻璃的一侧镀二级光谱滤光膜层，另一侧镀光谱响应均匀校正膜层。该光学玻璃的设计方法操作简单、方便，制造成本低，易实现。

A design method of optical glass for hyperspectral imager

The present invention provides a method for optical glass hyperspectral imaging instrument design method, belonging to the technical field of optical design, the design method of optical glass including assembly steps, measurement steps and coating step, assembly steps is the entrance slit of the incident light through the hyperspectral imager, and the incident light passes through a collimating system optical system, and focusing system, received by the detector, the spectrum received by the detector comprises a level two level of spectrum and spectrum, hyperspectral imager alignment, calculated at the two levels of spectral location at any position between the detector and the focusing system, the spectral response curve of detector, recording spectral response curve the result, according to the results of calculation of the corresponding spectral response correction transmittance curve of spectral response curve, plating spectrum level two on one side of the optical glass On the filter layer, the other side is plated with a spectral response and the film is uniformly corrected. The design method of the optical glass is simple, convenient, low manufacturing cost and easy to be realized.

【技术实现步骤摘要】
一种用于高光谱成像仪的光学玻璃的设计方法
本专利技术涉及光学设计
，具体而言，涉及一种用于高光谱成像仪的光学玻璃的设计方法。
技术介绍
成像光谱仪是成像光谱技术的重要载体，是集精密光学技术、精密机械技术、微弱信号检测技术、探测器技术、信息处理技术于一体的综合性设备，利用成像光谱仪既能采集到目标的二维空间图像信息，又能获取目标空间各点的光谱信息，从而实现对目标的定时、定位、定性、定量分析。高光谱成像仪是指光谱分辨率为波长的1/100数量级范围的成像光谱仪。高光谱成像仪采集目标的二维空间图像信息及各点的光谱信息构成三维数据立方。数据立方具有“图谱合一”的特点，既包含了目标的图像信息，又包含了目标各点的光谱信息；对应于目标的每一个空间点，均有一个连续的、高光谱分辨率的光谱曲线；这些信息表征了目标的影响特征、辐射强度及光谱特征。数据立方中的光谱曲线信息直接反应所探测目标各点的物质成分，因此光谱曲线信息的正确获取至关重要。高光谱成像仪采集数据过程中，有两个因素影响光谱曲线信息的正确获取，第一个是二级光谱，第二个是光谱响应曲线的非均匀性。二级光谱的影响是指入射光经过高光谱成像仪的分光系统后，波长为λ、衍射级为2m的光与波长为2λ、衍射级次为m的光相互重叠，影响波长为2λ、衍射级次为m的光信息的获取。光谱响应曲线非均匀性的影响是指探测器对于不同波长的光响应不同，光谱曲线的强度在探测波段范围内变化较大；目前，为了避免探测器响应度高的波长处光强值达到饱和，限制了曝光时间的增加，这样就导致探测器响应度低的波长处光强值较小，影响该波长处光谱信息的提取。目前，对高光谱成像仪中二级光谱进行过滤和对光谱响应进行校正的技术较复杂，不仅成本较高，而且操作也不方便，不易实现。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种用于高光谱成像仪的光学玻璃的设计方法，其操作简单、方便，能够较好的改善上述问题。本专利技术的实施例是这样实现的：本专利技术的实施例提供了一种用于高光谱成像仪的光学玻璃的设计方法，所述光学玻璃用于对二级光谱进行过滤，以及对光谱响应进行校正，该光学玻璃的设计方法包括以下步骤：装调步骤：使入射光穿过高光谱成像仪的入射狭缝，然后入射光依次穿过准直系统、分光系统和聚焦系统后，由探测器接收，探测器接收到的光谱包括一级光谱和二级光谱，对高光谱成像仪进行装调，计算出探测器与聚焦系统之间任意位置处二级光谱所在的位置；测量步骤：测量探测器的光谱响应曲线，记录光谱响应曲线的结果，并根据光谱响应曲线结果计算相应的光谱响应均匀校正透过率曲线；镀膜步骤：在探测器与聚焦系统之间的某一位置设置一片光学玻璃，根据二级光谱在光学玻璃上的位置，在光学玻璃的靠近聚焦系统的一侧相应区域镀一层二级光谱滤光膜层，二级光谱滤光膜层用于对二级光谱进行过滤；根据光谱响应均匀校正透过率曲线，在光学玻璃的靠近探测器的一侧镀一层光谱响应均匀校正膜层，光谱响应均匀校正膜层用于对光谱响应进行校正。可选地，全部二级光谱与部分一级光谱完全重叠。可选地，一级光谱的下端与光学玻璃的下端齐平，一级光谱的上端距离光学玻璃下端的距离为h1，二级光谱的下端与光学玻璃的下端齐平，二级光谱的上端距离光学玻璃下端的距离为h2，二级光谱滤光膜层的下端与光学玻璃的下端齐平，二级光谱滤光膜层的上端距离光学玻璃下端的距离为h3，h1＞h3＞h2。可选地，二级光谱的最大波长为λ1，二级光谱滤光膜层的上端位置处对应的一级光谱的波长为λ2，λ2＞λ1。可选地，二级光谱滤光膜层的材料采用波长大于λ2的光均能够通过的材料。可选地，入射光的波段为400nm-1000nm，一级光谱的波段为400nm-1000nm，一级光谱下端的波长为1000nm，一级光谱上端的波长为400nm，二级光谱的波段为400nm-500nm，二级光谱下端的波长为500nm，二级光谱上端的波长为400nm。可选地，波段为400nm-500nm的二级光谱与波段为800nm-1000nm的一级光谱重叠。本专利技术的实施例具有以下有益效果：本专利技术实施例提供的用于高光谱成像仪的光学玻璃的设计方法，其操作简单、方便，光学玻璃一体化设计，集成了对二级光谱进行过滤的功能和对光谱响应均匀校正的功能，大大提高了高光谱成像仪光谱曲线信息获取的准确性，而且镀膜的精度要求也不高，易于实现，大大降低了制造成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。图1为高光谱成像仪的结构示意图；图2为高光谱成像仪放置光学玻璃后的结构示意图；图3为探测器接收的光谱示意图；图4为高光谱成像仪未校正的光谱响应曲线；图5为高光谱成像仪的光谱响应未校正的透过率曲线；图6为镀二级光谱滤光膜层区域的结构示意图；图7为高光谱成像仪的光谱响应均匀校正后的光谱响应曲线。图标：101-入射狭缝；102-准直系统；103-分光系统；104-聚焦系统；105-探测器；106-光学玻璃。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本专利技术实施例提供了一种用于高光谱成像仪的光学玻璃的设计方法，通过该方法设计出来的光学玻璃106能够对二级光谱进行过滤，以及对光谱响应均匀性进行校正。该光学玻璃106的设计方法包括以下步骤：(1)装调步骤参考图1所示，使入射光穿过高光谱成像仪的入射狭缝101，然后入射光依次穿过准直系统102、分光系统103和聚焦系统104后，由探测器105接收，探测器105接收到的光谱包括一级光谱和二级光谱，对高光谱成像仪进行装调，计算出探测器105与聚焦系统104之间任意位置处二级光谱所在的位置。需要说明的是，探测器105接收到的一级光谱和二级光谱存在相互重叠的部分，其中全部的二级光谱与部分的一级光谱完全重叠。(2)测量步骤测量探测器105的光谱响应曲线，记录光谱响应曲线的结果，并根据光谱响应曲线结果计算相应的光谱响应均匀校正透过率曲线。(3)镀膜步骤参考图2所示，在探测器105与聚焦系统104之间的某一位置设置一片光学玻璃106，根据二级光谱在光学玻璃106上的位置，在光学玻璃106的靠近聚焦系统104的一侧相应区域镀一层二级光谱滤光膜层，二级光谱滤光膜层用于对二级光谱进行过滤。需要说明的是，光学玻璃106固定好后，一级光谱在光学玻璃106上的位置为：一级光谱的下端与光学玻璃106的下端齐平，一级光谱的上端距离光学玻璃106下端的距离为h1；二级光谱在光学玻璃106上的位置为：二级光谱的下端与光学玻璃106的下端齐平，二级光谱的上端距离光学玻璃106下端的距离为h2。因此，为了能够对二级光谱进行过滤，二级光谱滤光膜层要完全覆盖二级光谱在光学玻璃106上所对应的区域；同时，为了保证能够对二级光谱进行完全的过滤，可以使二级光谱滤光膜层覆盖的区域大于二级光谱在光学玻璃106上所对应的区域。本实施例中，二级光谱滤光膜层的下端与光学玻璃1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高光谱成像仪的光学玻璃的设计方法，其特征在于，所述光学玻璃用于对二级光谱进行过滤，以及对光谱响应进行校正，该光学玻璃的设计方法包括以下步骤：装调步骤：使入射光穿过高光谱成像仪的入射狭缝，然后入射光依次穿过准直系统、分光系统和聚焦系统后，由探测器接收，探测器接收到的光谱包括一级光谱和二级光谱，对高光谱成像仪进行装调，计算出探测器与聚焦系统之间任意位置处二级光谱所在的位置；测量步骤：测量探测器的光谱响应曲线，记录光谱响应曲线的结果，并根据光谱响应曲线结果计算相应的光谱响应均匀校正透过率曲线；镀膜步骤：在探测器与聚焦系统之间的某一位置设置一片光学玻璃，根据二级光谱在光学玻璃上的位置，在光学玻璃的靠近聚焦系统的一侧相应区域镀一层二级光谱滤光膜层，二级光谱滤光膜层用于对二级光谱进行过滤；根据光谱响应均匀校正透过率曲线，在光学玻璃的靠近探测器的一侧镀一层光谱响应均匀校正膜层，光谱响应均匀校正膜层用于对光谱响应进行校正。

【技术特征摘要】
1.一种用于高光谱成像仪的光学玻璃的设计方法，其特征在于，所述光学玻璃用于对二级光谱进行过滤，以及对光谱响应进行校正，该光学玻璃的设计方法包括以下步骤：装调步骤：使入射光穿过高光谱成像仪的入射狭缝，然后入射光依次穿过准直系统、分光系统和聚焦系统后，由探测器接收，探测器接收到的光谱包括一级光谱和二级光谱，对高光谱成像仪进行装调，计算出探测器与聚焦系统之间任意位置处二级光谱所在的位置；测量步骤：测量探测器的光谱响应曲线，记录光谱响应曲线的结果，并根据光谱响应曲线结果计算相应的光谱响应均匀校正透过率曲线；镀膜步骤：在探测器与聚焦系统之间的某一位置设置一片光学玻璃，根据二级光谱在光学玻璃上的位置，在光学玻璃的靠近聚焦系统的一侧相应区域镀一层二级光谱滤光膜层，二级光谱滤光膜层用于对二级光谱进行过滤；根据光谱响应均匀校正透过率曲线，在光学玻璃的靠近探测器的一侧镀一层光谱响应均匀校正膜层，光谱响应均匀校正膜层用于对光谱响应进行校正。2.根据权利要求1所述的用于高光谱成像仪的光学玻璃的设计方法，其特征在于，全部二级光谱与部分一级光谱完全重叠。3.根据权利要求1所述的用于高光谱成像仪的光学玻璃的设计方法，其特征在于，一级光谱的下端与光学玻璃...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹禄，潘明忠，卢禹先，谢锋，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所杭州大江东空间信息技术研究院，
类型：发明
国别省市：浙江,33