[发明专利]一种基于自由曲面的成像光谱仪分光系统

摘要

本发明公开了一种基于自由曲面的成像光谱仪分光系统，该系统由入射狭缝，自由曲面准直反射镜，平面衍射光栅以及自由曲面成像反射镜和像面探测器组成。本发明的特点在于使用高性能且工艺成熟的平面光栅，配以高自由度的非旋转对称自由曲面，实现结构简单、紧凑、小像差、低畸变、高效率的分光系统。系统中采取孔径离轴的方式达到无光线遮拦的目的，各光学元件之间不存在相对的角度旋转，可以较方便简易地实现装调，缩短研制的周期。本发明基于自由曲面的分光系统的设计的实施例在8-12.5μm的长波红外谱段实现了很好的光谱成像，在保证系统简单、紧凑的前提下，较好地校正了球差、彗差、像散、光谱畸变和谱线弯曲等。本发明可以应用于航天、航空的高光谱成像领域。

主权项

一种基于自由曲面的成像光谱仪分光系统，它包括入射狭缝（1）、准直自由曲面反射镜（2）、衍射光栅（3）、成像自由曲面反射镜（4），其特征在于：入射狭缝（1）位于前望远镜的焦面上，是前望远镜无穷远目标的像；衍射光栅（3）是平面光栅，准直自由曲面反射镜（2）和成像自由曲面反射镜（4）均为不具有旋转对称形式的自由曲面；系统的孔径光阑设置在平面衍射光栅（3）上，准直自由曲面反射镜（2）和成像自由曲面反射镜（4）相对于光栅（3）设置，二者的中心O₁和O₂重合，并且和光栅的中心在同一直线上；从入射狭缝（1）发出的光经准直自由曲面反射镜（2）反射至衍射光栅（3），经衍射光栅（3）衍射分光后的光被反射至成像自由曲面反射镜（4），最后由自由曲面反射镜（4）反射至安放有探测器（5）的像面上实现光谱成像。