一种高通量长波红外高光谱成像光学系统技术方案

一种高通量长波红外高光谱成像光学系统，包括4通量入射狭缝、自由曲面弯月透镜、凹面反射镜和带通滤光片组成，自由曲面弯月透镜的前表面和后表面均为自由曲面，其中后表面由三部分区域组成，中心为圆形光栅色散分光区域，外部环形区域为透射区域，中间环形区域为过渡区域。目标辐射的长波红外经4通量入射狭缝入射到自由曲面透镜的前表面，经自由曲面透镜的后表面透射后入射到凹面反射镜，经反射后入射到自由曲面透镜后表面的光栅色散区域，经色散分光后再次反射到凹面反射镜，依次经自由曲面弯月透镜的后表面和前表面透射后入射到带通滤光片的前表面，依次经带通滤光片的前表面和后表面透射后汇聚到像面处。表面透射后汇聚到像面处。表面透射后汇聚到像面处。

【技术实现步骤摘要】
一种高通量长波红外高光谱成像光学系统


[0001]本专利技术属于红外高光谱成像领域，特别涉及一种高通量长波红外高光谱成像光学系统。

技术介绍

[0002]高光谱成像仪具有同时探测目标二维空间信息和一维光谱信息的优点，长波红外高光谱成像与长波红外单谱段、多光谱成像相比可以有效提升地表温度测量精度，实现大气污染成分、矿产资源等的定量化探测，在环境保护、应急灾害监测与评估、火灾隐患监测、矿物勘探等领域具有广泛的应用前景。目前，长波红外高光谱成像系统存在以下两个主要问题，严重限制了其在遥感领域的应用：其一，各应用领域对红外高光谱成像系统的空间分辨率和光谱分辨率提出了更高的要求，现有的红外高光谱成像系统在满足空间分辨率和光谱分辨率的条件下导致了温度分辨率降低，从而不能实现高精度地表温度测量；其二，由于长波红外高光谱成像光学系统的相对孔径较大，传统的设计方法导致长波红外高光谱成像光学系统的体积较大，无法满足较小平台的使用要求。因此，提出一种具有高通量、大相对孔径、大视场和轻小型的长波红外高光谱成像光学系统十分具有价值。
专利技术内容
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高通量长波红外高光谱成像光学系统，其特征在于：包括四通量入射狭缝E1、自由曲面弯月透镜E2、凹面反射镜E3和带通滤光片E4；目标辐射的长波红外经四通量入射狭缝E1入射到自由曲面透镜E2的前表面S1，再经自由曲面透镜E2的后表面S2透射后入射到凹面反射镜E3，反射后入射到自由曲面透镜E2的前表面S1的光栅色散区域，经色散分光后再次反射到凹面反射镜E3，再依次经自由曲面弯月透镜E2的后表面S2和前表面S1透射后入射到带通滤光片E4的前表面S4，再依次经带通滤光片E4的前表面S4和后表面S5透射后汇聚到像面处，实现高通量长波红外谱段高光谱成像。2.根据权利要求1所述的一种高通量长波红外高光谱成像光学系统，其特征在于：所述的长波红外的谱段范围为8μm～12.5μm，光谱分辨率为100nm。3.根据权利要求1所述的一种高通量长波红外高光谱成像光学系统，其特征在于：所述四通量入射狭缝E1由四个相同的单通光狭缝装置平行排列组成，单通光狭缝装置的长度为24mm，宽度为32μm，单通光狭缝装置之间的间隔为1.76mm。4.根据权利要求1所述的一种高通量长波红外高光谱成像光学系统，其特征在于：所述自由曲面弯月透镜E2的前表面S1和后表面S2均为十五项Zernike多项式自由曲面，且不具有旋转对称性。5.根据权利要求4所述的一种高通量长波红外高光谱成像光学系统，其特征在于：所述自由曲面弯月透镜E2的后表面S2由三部分区域组成，中间为圆...

【专利技术属性】
技术研发人员：王保华，陈龙，马龙，石峰，王伟刚，唐绍凡，徐彭梅，林招荣，周振华，鄢南兴，钟灿，赵鑫，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：