[发明专利]自由曲面Offner凸面光栅光谱成像系统

权利要求书

1.一种自由曲面Offner凸面光栅光谱成像系统，其特征在于，包括：狭缝、主镜、凸面反射光栅、三镜和探测器，其中，凸面反射光栅作为整个系统的孔径光阑；

系统为像方远心结构，经过狭缝入射到主镜后发生反射，经过反射后入射到凸面反射光栅，光线在凸面反射光栅处发生衍射，不同波长的一级衍射光入射到三镜上，并被三镜反射后到达探测器；

主镜、凸面反射光栅与三镜均不存在偏心和倾斜，且主镜和三镜采用完全相同的面形结构，主镜和三镜构成一整块大的自由曲面反射镜，且该自由曲面反射镜和凸面反射光栅是同心配置；成像系统的光谱范围达到200-1500nm，覆盖深紫外、可见光到近红外波段，狭缝长度30mm，F数为3.8，像元大小为16μm，凸面反射光栅线对数的为150lines/mm；系统在200nm，800nm，1000nm和1500nm的调制传递函数MTF在截止频率32lines/mm时，所有视场的传递函数均接近衍射极限，且全系统所有波长的最大谱线弯曲和色畸变均小于1微米；

所述主镜、凸面反射光栅与三镜均采用自由曲面面型表达；自由曲面方程表达为XY多项式或者Q-type多项式；其中：

XY多项式表达式如下：

其中，r为曲率半径，z是矢高，x,y为曲面上点的空间坐标，c为曲率，k为曲面二次系数，c_j为对应多项式的系数；

Q-type多项式表达式为：

其中，z是矢高，c_bfs是最佳拟合面的曲率，R是径向距离，r_n是归一化半径，参数u＝R/r_n，κ是最佳拟合面的圆锥常数，a_l是第l阶Q^bfs多项式的系数，Q_l^bfs是第l阶Q^bfs多项式。