一种分辨率可调的离轴四反旋转变焦成像光谱仪制造技术

本发明专利技术公开了一种分辨率可调的离轴四反旋转变焦成像光谱仪，包括入射狭缝，主反射镜，次反射镜，第三反射镜，第四反射镜，探测器；入射狭缝发出光线，位于主反射镜的焦点位置；主反射镜将来自入射狭缝的光线反射为平行光；次反射镜为一柱面或超环面镜，设置在主反射镜的反射光路上，将来自主反射镜的光线二次反射；第三反射镜为一柱面或超环面镜，设置在次反射镜的反射光路上，将来自次反射镜的反射光再次反射；第四反射镜设置在第三反射镜的反射光路上，将来自第三反射镜的反射光再次反射并聚焦；探测器设置在第四反射镜的反射光路上，用于接收第四反射光并成像；本发明专利技术能够实现空间分辨率和光谱分辨率可调的物体成像和光谱分析。析。析。

【技术实现步骤摘要】
一种分辨率可调的离轴四反旋转变焦成像光谱仪


[0001]本专利技术属于光谱成像仪的
，具体涉及一种分辨率可调的离轴四反旋转变焦成像光谱仪。

技术介绍

[0002]在空间遥感探测等领域，成像光谱仪由于其对物成像和光谱测量的功能具有十分广泛的应用前景。现有的推扫式成像光谱仪大多采用透射式结构，系统体积较大且元件数量较多，由于材料限制，实际光谱测量范围较窄，而且各个波段的分辨率为固定值，不能根据探测需求调节光谱分辨率和空间分辨率。反射式系统由于其本身不引入色差的特点，有助于实现更为紧凑的结构。将离轴反射结构引入到成像光谱仪设计中，可以有效扩大光谱测量范围，避免同轴反射系统中的光线遮拦问题，同时提高系统结构的紧凑性。
[0003]现有的反射式机械变焦光学系统需要机械移动多个反射镜来实现系统焦距的调制，空间体积控制难度较大，不利于提高系统结构的紧凑性；现有的反射式主动变焦光学系统利用变形镜等主动光学器件实现系统焦距的调制，由于主动光学元件的孔径与变形量的限制，难以实现较大变倍比，且系统成本较高。
[0004]柱面、X超环面、Y超环面等面型具有非旋转对称性，常用于校正非旋转对称像差，通过旋转该类面型的组合式镜片，可以实现特定方向上焦距的调制变化。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种分辨率可调的离轴四反旋转变焦成像光谱仪，能够实现空间分辨率和光谱分辨率可调的物体成像和光谱分析。
[0006]实现本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种分辨率可调的离轴四反旋转变焦成像光谱仪，包括入射狭缝、主反射镜、次反射镜、第三反射镜、第四反射镜和探测器；
[0008]所述入射狭缝发出光线，入射狭缝位于主反射镜的焦点位置；
[0009]所述主反射镜用于将来自入射狭缝的光线反射为平行光，形成第一反射光；
[0010]所述次反射镜为一柱面或超环面镜，设置在主反射镜的反射光路上，用于将来自主反射镜的光线二次反射，形成第二反射光；
[0011]所述第三反射镜为一柱面或超环面镜，设置在次反射镜的反射光路上，用于将来自次反射镜的反射光再次反射，形成第三反射光；
[0012]所述第四反射镜设置在第三反射镜的反射光路上，用于将来自第三反射镜的反射光再次反射并聚焦，形成第四反射光；
[0013]所述探测器设置在第四反射镜的反射光路上，用于接收所述第四反射光并成像；
[0014]所述次反射镜与第三反射镜组成变焦子系统，所述次反射镜与所述第三反射镜同步旋转设定角度a，该变焦子系统焦距的变倍比为b倍，该变倍比的数值与次反射镜和第三反射镜的参数设置有关。
[0015]进一步地，所述主反射镜为一衍射光栅，其刻线方向与狭缝方向平行，用于将反射光色散。
[0016]进一步地，所述主反射镜的面型为8阶非球面面型。
[0017]进一步地，所述第四反射镜的面型为自由曲面。
[0018]进一步地，所述主反射镜、次反射镜、第三反射镜、第四反射镜的反射面均镀有金膜增反膜。
[0019]有益效果：
[0020]1)与现有技术相比，本专利技术提供的离轴四反旋转变焦成像光谱仪的次反射镜与第三反射镜面型设置为柱面/超环面，通过柱面/超环面镜的组合旋转进行焦距的调制，无需移动即可实现空间分辨率和光谱分辨率可调的物体成像和光谱分析功能，有助于减小系统体积，降低成本。
[0021]2)与现有光谱仪相比，本专利技术将离轴反射旋转变焦结构融入到光谱仪结构中，并设置了自由曲面，增加了系统自由度，可实现大视场、高成像质量，并且元件数量少，内部结构紧凑，有利于减小系统的体积与质量。
[0022]3)与现有技术相比，本专利技术系统内部没有大型位移装置，只需旋转次反射镜与第三反射镜，结构紧凑，元件数量少，体积小，质量轻，成本低，适合在空间遥感探测设备中应用。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实例提供的一种分辨率可调的离轴四反旋转变焦成像光谱仪的初始状态(低光谱分辨率)光路结构示意图。
[0024]图2为本专利技术实例提供的一种分辨率可调的离轴四反旋转变焦成像光谱仪的旋转90
°
状态(高光谱分辨率)光路结构示意图。
[0025]其中，入射狭缝00，主反射镜01，次反射镜02，第三反射镜03，第四反射镜04，探测器05。
具体实施方式
[0026]下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。
[0027]本专利技术提供了一种分辨率可调的离轴四反旋转变焦成像光谱仪，如图1所示，包括入射狭缝00，主反射镜01，次反射镜02，第三反射镜03，第四反射镜04，探测器05；
[0028]所述系统位于全局空间坐标系(x,y,z)中；
[0029]所述入射狭缝00为整个系统的物，可对空间的物体采样，发出光线，狭缝方向平行于x轴，垂直于y轴；
[0030]所述主反射镜01，曲率半径为200mm，用于将来自入射狭缝00的光线反射，形成第一反射光，同时所述主反射镜01为一衍射光栅，其刻线方向与狭缝方向平行，使光发生色散；
[0031]所述次反射镜02，曲率半径为200mm，旋转半径为400mm，设置在主反射镜01的反射光路上，用于将来自主反射镜01的光线二次反射，形成第二反射光；
[0032]所述第三反射镜03，曲率半径为100mm，旋转半径为200mm，设置在次反射镜02的反
射光路上，用于将来自次反射镜02的反射光再次反射，形成第三反射光；
[0033]所述第四反射镜04，曲率半径为100mm，设置在第三反射镜03的反射光路上，用于将来自第三反射镜03的反射光再次反射并聚焦，形成第四反射光；
[0034]所述探测器05设置在第四反射镜04的反射光路上，用于接收所述第四反射光并成像。
[0035]所述光谱仪空间维方向为x轴向，光谱维方向为y轴向；
[0036]所述主反射镜01的面型为8阶非球面面型；
[0037]所述次反射镜02、第三反射镜03的面型为柱面/超环面；
[0038]所述第四反射镜04的面型为自由曲面；
[0039]所述主反射镜01、次反射镜02、第三反射镜03、第四反射镜04的材料不限。可选用铝、铜等金属材料和二氧化硅等无机非金属材料。为了提高所述主反射镜01、次反射镜02、第三反射镜03、第四反射镜04的反射率，可在其各自的反射面镀一金膜增反膜。
[0040]所述主反射镜01为一衍射光栅。刻线密度为200lines/mm，刻线方向平行与入射狭缝方向，使用的衍射级次为
‑
1级。
[0041]所述分辨率可调的离轴三反变焦成像光谱仪的孔径光阑为主反射镜01。
[0042]所述分辨率可调的离轴三反变焦成像光谱仪的空间分辨率变倍比为2倍。
[0043]所述分辨率可调的离轴三反变焦成像光谱仪的光谱分辨率变倍比为2倍。
[0044]所述分辨率可调的离轴四反旋转变焦成像光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分辨率可调的离轴四反旋转变焦成像光谱仪，其特征在于，包括入射狭缝、主反射镜、次反射镜、第三反射镜、第四反射镜和探测器；所述入射狭缝发出光线，入射狭缝位于主反射镜的焦点位置；所述主反射镜用于将来自入射狭缝的光线反射为平行光，形成第一反射光；所述次反射镜为一柱面或超环面镜，设置在主反射镜的反射光路上，用于将来自主反射镜的光线二次反射，形成第二反射光；所述第三反射镜为一柱面或超环面镜，设置在次反射镜的反射光路上，用于将来自次反射镜的反射光再次反射，形成第三反射光；所述第四反射镜设置在第三反射镜的反射光路上，用于将来自第三反射镜的反射光再次反射并聚焦，形成第四反射光；所述探测器设置在第四反射镜的反射光路上，用于接收所述第四反射光并成像；所述次反射镜与第三反射镜组成变焦...

【专利技术属性】
技术研发人员：常军，曹佳静，刘鑫，赵雪惠，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：