一种快速全视场机载光谱系统技术方案

本发明专利技术提供一种快速全视场机载光谱系统，包括依次沿光路方向设置的前置成像单元、像切分器型积分视场单元、光谱单元和面阵探测器单元。像切分器型积分视场单元采用关于光轴对称的M型结构，用于将获取的二维图像进行切分，传输，并产生分散狭缝阵列。本发明专利技术所提供的技术方案避免了传统机载光谱仪在扫描过程中的时间损失，可以记录瞬态变化的光谱信息，具有较高的时间分辨率，显著提高了前置成像单元的视场利用率。同时，本发明专利技术提供的系统波段范围宽、模块化程度高，适用于中高分辨率的光谱探测。适用于中高分辨率的光谱探测。适用于中高分辨率的光谱探测。

【技术实现步骤摘要】
一种快速全视场机载光谱系统


[0001]本专利技术属于成像光谱
，具体涉及一种快速全视场机载光谱系统。

技术介绍

[0002]机载光谱仪是现在对地遥感探测应用的主要实现方式之一，通过获取地物目标的光谱信息，可以充分了解不同目标内部在物理结构及化学成分上的差异。
[0003]随着遥感技术的发展和观测目标需求的多样性，常常需要对动态目标进行宽波段的瞬态光谱采集，这种探测对光谱系统的时间分辨率要求较高。传统的光谱仪大多采用推扫的方式进行光谱采集，在面对动态目标的瞬态光谱采集时，扫描过程中不仅会造成严重的时间损失，也会带来较大程度且难以校正的成像模糊，无法满足观测需求。此外，这种推扫方式的光谱仪通常会配合狭缝使用，前端望远系统的视场只有部分可以进入后端光谱色散系统，视场利用率大大受限。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种快速全视场机载光谱系统。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种快速全视场机载光谱系统，包括依次沿光路方向设置的前置成像单元、像切分器型积分视场单元、光谱单元和面阵探测器单元；其中，设定以光轴方向为z轴方向,子午面为yoz面，弧矢面为xoz面；
[0007]所述前置成像单元用于获取目标信息，并将所述目标信息会聚成为光学图像传输至所述像切分器积分视场单元上；
[0008]所述像切分器型积分视场单元用于将所述光学图像信息切割为不同方向传输的子图像阵列，并将所述子图像阵列形成分散狭缝阵列；
>[0009]所述光谱单元用于将采集的所述分散狭缝阵列进行色散分光；
[0010]所述面阵探测器单元用于接收所述分散狭缝阵列进行色散分光后的光谱信号。
[0011]进一步地，所述像切分器积分视场单元为关于光轴对称的M型结构。
[0012]进一步地，所述像切分器积分视场单元包括依次沿光路方向设置的像切分反射镜阵列和二次聚焦反射镜阵列，像切分反射子镜的数量和二次聚焦反射子镜的数量相同且一一对应。
[0013]进一步地，所述像切分反射镜阵列为一组平行排列的条形反射镜，每个像切分反射子镜均为球面反射镜。
[0014]进一步地，通过对相邻的所述像切分反射子镜绕x轴或y轴倾斜，进而对被切分后各个子图像的出射角度进行调整，且关于光轴对称的每对像切分反射子镜的倾斜角度大小相等，正负相反。
[0015]进一步地，所述二次聚焦反射镜阵列为一组关于光轴对称分布的球面反射镜或自由曲面反射镜。
[0016]进一步地，通过对所述二次聚焦反射子镜在绕x轴和/或y轴倾斜角度的调整，进而对接收到相对应的像切分反射子镜的反射光束。
[0017]进一步地，所述光谱单元为光谱仪阵列，所述子光谱仪的数量与所述分散狭缝阵列中分散子狭缝的数量相同且一一对应。
[0018]进一步地，每个所述子光谱仪采用棱镜或光栅来进行色散分光。
[0019]进一步地，所述前置成像单元的视场对称。
[0020]与现有技术相比，本专利技术有益效果如下：
[0021]本专利技术所提供的一种快速全视场机载光谱系统，通过像切分器积分视场单元对光学图像进行切割并重新排列，像切分器积分视场单元与光谱系统相结合的方式，避免了传统机载光谱仪在扫描过程中的时间损失，可以记录瞬态变化的光谱信息，具有较高的时间分辨率，显著提高了前端成像系统的视场利用率，同时，该系统波段范围宽、模块化程度高，适用于中高分辨率的光谱探测。
附图说明
[0022]图1是本专利技术提供的快速全视场机载光谱系统的结构示意图；
[0023]图2是本专利技术提供的快速全视场机载光谱系统中关于光轴对称的M型像切分器积分视场单元的结构示意图；
[0024]图3是本专利技术提供的快速全视场机载光谱系统的分散狭缝阵列示意图；
[0025]图4是本专利技术提供的快速全视场机载光谱系统的光谱单元的原理示意图；
[0026]图5是本专利技术提供的快速全视场机载光谱系统的像切分器型积分视场单元和光谱单元结合的结构示意图。
[0027]具体附图标记包括：
[0028]像切分反射子镜2
‑
1、二次聚焦反射子镜2
‑
2、分散狭缝阵列2
‑
3、像切分反射镜阵列上接收到的二维图像信息3
‑
1、经过像切分器型积分视场单元切分后的分散狭缝阵列3
‑
2、分散子狭缝4
‑
1、准直镜4
‑
2、棱镜4
‑
3、成像镜4
‑
4、面阵探测器4
‑
5。
具体实施方式
[0029]在下文中，将参考附图描述本专利技术的实施例。在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复其详细描述。
[0030]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，而不构成对本专利技术的限制。
[0031]下面结合实施例对快速全视场机载光谱系统进行详细说明。
[0032]图1示出了本专利技术提供的快速全视场机载光谱系统的结构示意图；
[0033]图2示出了本专利技术提供的快速全视场机载光谱系统中关于光轴对称的M型像切分器积分视场单元的结构示意图；图3示出了本专利技术提供的快速全视场机载光谱系统的分散狭缝阵列示意图；图4示出了本专利技术提供的快速全视场机载光谱系统的光谱单元的原理示意图；图5示出了本专利技术提供的快速全视场机载光谱系统的像切分器型积分视场单元和光
谱单元结合的结构示意图。
[0034]本专利技术实施例提供一种快速全视场机载光谱系统，如图1所示，一种应用于对地遥感领域的光谱系统，该系统可以获取宽波段范围内动态目标的瞬态光谱信息。包括依次沿光路方向设置的前置成像单元、像切分器型积分视场单元、光谱单元和面阵探测器单元。前置成像单元可以对目标的瞬态信息进行二维成像。本专利技术实施例中前置成像单元可以是透射系统，也可以是反射系统，能够起到会聚成像作用即可，具体可根据实际情况进行选择，本专利技术实施例对此不进行限定。本实施例中前置成像单元为视场对称，即不能够取偏视场，这样的技术方案可以实现M型结构在光学设计上便于继承的优点。像切分器积分视场单元整体为关于光轴对称的M型结构，本专利技术实施例中像切分器积分视场单元结构的技术方案设计，其中一个优点是关于像切分器积分视场单元部分的光路关于光轴对称，可以降低设计难度，设计过程中只需重点关注M型结构一侧的光路，另一侧光路结构对称，可以采用继承的方式进行设计；另一个优点是后续光路中形成的分散狭缝阵列2
‑
3的子狭缝更加分散，可以根据光谱单元的尺寸进行调整，以方便后续光谱单元的承接。设定坐标轴，即子午面为yoz面，弧矢面为xoz面，光轴为z轴。
[0035]本专利技术实施例中前置成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速全视场机载光谱系统，其特征在于，包括依次沿光路方向设置的前置成像单元、像切分器型积分视场单元、光谱单元和面阵探测器单元；其中，设定以光轴方向为z轴方向,子午面为yoz面，弧矢面为xoz面；所述前置成像单元用于获取目标信息，并将所述目标信息会聚成为光学图像传输至所述像切分器积分视场单元上；所述像切分器型积分视场单元用于将所述光学图像信息切割为不同方向传输的子图像阵列，并将所述子图像阵列形成分散狭缝阵列；所述光谱单元用于将采集的所述分散狭缝阵列进行色散分光；所述面阵探测器单元用于接收所述分散狭缝阵列进行色散分光后的光谱信号。2.根据权利要求1所述的快速全视场机载光谱系统，其特征在于，所述像切分器积分视场单元为关于光轴对称的M型结构。3.根据权利要求2所述的快速全视场机载光谱系统，其特征在于，所述像切分器积分视场单元包括依次沿光路方向设置的像切分反射镜阵列和二次聚焦反射镜阵列，像切分反射子镜的数量和二次聚焦反射子镜的数量相同且一一对应。4.根据权利要求3所述的快速全视场机载光谱系统，其特征在于，所述像切分反射镜阵列为一...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春雨，丁祎，赵英明，樊星皓，谢运强，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：