[发明专利]大口径光栅型成像光谱仪的光学系统及设计方法

摘要

本发明是一种大口径光栅型成像光谱仪的光学系统及设计方法，本发明采用大口径望远物镜解决了光栅型成像光谱仪能量利用率过低的问题，改进型卡塞格林系统的折反射式结构解决了大口径透射式望远物镜筒长过长、体积过大以及与光谱成像系统组合后整个仪器比例失调的问题。大口径望远物镜与凸面光栅的光谱成像系统组合，构成一种大口径光栅型成像光谱仪的光学系统，在宽波段范围像差校正效果好，获得良好的成像质量。望远物镜与光谱成像系统相对孔径匹配时，光谱成像系统的数值孔径大于望远物镜的数值孔径，有效防止光学系统产生渐晕。本发明在整个光学系统中没有采用非球面镜，降低了整个光学系统的加工难度和成本。本发明适用于成像光谱技术领域。

主权项

一种大口径光栅型成像光谱仪的光学系统，包括有望远物镜和光谱成像系统，所述的望远物镜光学系统沿入射光的传播方向依次同轴安装有次镜和主镜；所述的光谱成像系统包括有准直物镜、光栅和成像物镜，光路采用M型结构，其特征在于：望远物镜为折反射式大口径望远物镜；次镜(1)的前表面的中心镀有反射膜，主镜(2)的整个后表面镀有反射膜；光谱成像系统中的光栅采用凸面光栅(5)；来自目标物的入射光依次通过次镜(1)折射，经过主镜(2)后表面反射，再经过次镜(1)前表面的反射，通过狭缝(3)进入光谱成像系统，进入光谱成像系统的入射光经过准直物镜(4)反射后照射到凸面光栅(5)上，凸面光栅(5)将入射光按照垂直于狭缝(3)的方向色散后，由球面反射成像物镜(6)汇聚成像在成像光谱系统像平面上，二维CCD探测器(7)置于成像光谱系统像平面上，望远物镜与光谱成像系统相对孔径匹配，光谱成像系统的数值孔径大于望远物镜的数值孔径。