[发明专利]Offner双路结构成像光谱仪及方法

说明书

本发明公开了一种Offner双路结构成像光谱仪及方法，包括沿光路分布的第一反射物镜、凸面光栅、第二反射物镜、第一平面反射镜、中间狭缝、第二平面反射镜、第三平面反射镜和面阵探测器，使得来自探测目标的光束依次经过第一反射物镜、凸面光栅、第二反射物镜和第一平面反射镜形成的第一反射路径后，经过中间狭缝的滤光后，依次通过第二平面反射镜、第二反射物镜、凸面光栅、第一反射物镜和第三平面反射镜形成的第二反射路径后，成像在面阵探测器的靶面上。

技术领域

本发明涉及一种Offner双路结构成像光谱仪及方法。

背景技术

高光谱成像技术能够获取目标场景的图像信息和高分辨率的光谱信息，通过获取的光谱数据可以进行物质识别和成分分析，逐渐成为航空航天遥感、地矿分析、天文观测等领域的重要技术。色散型高光谱成像技术是目前市场应用最为广泛的高性价比产品，其中Offner单路结构是主要形式之一，具有结构紧凑、效率高、像差校正能力强等优点。

但目前传统的Offner单路结构成像光谱仪由于采用前置狭缝，空间分割探测的手段，因此无法对目标场景进行实时成像。当对目标场景进行测试时候，需要额外的辅助对准和对焦设备，例如在室内需要在被测目标附近放置黑白条进行对焦，在遥感中，需要额外的成像设备进行辅助取景。此外传统的Offner单路结构成像光谱仪获取的图像信息是缝合拼接而成的，其横向空间分辨率比较低，且易产生条带噪声和图像的形变，导致图像信息不够精细。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种Offner双路结构成像光谱仪及方法，本发明能够对探测场景实现实时成像，方便对焦；还能够获取高质量的高光谱图像信息。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种Offner双路结构成像光谱仪，包括沿光路分布的第一反射物镜、凸面光栅、第二反射物镜、第一平面反射镜、中间狭缝、第二平面反射镜、第三平面反射镜和面阵探测器，使得来自探测目标的光束依次经过第一反射物镜、凸面光栅、第二反射物镜和第一平面反射镜形成的第一反射路径后，经过中间狭缝的滤光后，依次通过第二平面反射镜、第二反射物镜、凸面光栅、第一反射物镜和第三平面反射镜形成的第二反射路径后，成像在面阵探测器的靶面上。

进一步的，所述目标的光束在经过第一反射路径后发生第一次发生色散，在中间狭缝所在平面形成光谱混叠的二维图像。

进一步的，经过中间狭缝的光谱滤光的光束经过第二发射路径后，目标场景光束第二次发生色散，色散方向与第一次色散方向相反，光谱混叠图像被解调，形成空间渐变光谱滤光图像。

进一步的，目标场景或者目标场景的实像与中间狭缝所在平面成物像对应关系；面阵探测器的靶面也与中间狭缝所在平面成物像对应关系。

进一步的，所述凸面光栅的刻线方向与中间狭缝的长度方向相互垂直。

进一步的，所述中间狭缝用于对色散图像进行光谱滤光。

进一步的，所述中间狭缝的位置可移动。

进一步的，所述第三平面反射镜、凸面光栅与第一反射物镜相对，且具有一定角度。

进一步的，所述第一平面反射镜、凸面光栅与第二反射物镜相对，且具有一定角度。

基于上述光谱仪的工作方法，来自探测目标的光束依次经过第一反射物镜、凸面光栅、第二反射物镜和第一平面反射镜后，目标场景光束第一次发生色散，在中间狭缝所在平面形成光谱混叠的二维图像；经过中间狭缝的光谱滤光后，依次通过第二平面反射镜、第二反射物镜、凸面光栅、第一反射物镜和第三平面反射镜后，目标场景光束第二次发生色散，色散方向与第一次色散方向相反，光谱混叠图像被解调，形成空间渐变光谱滤光图像，成像在面阵探测器的靶面上；通过整体旋转整套系统或者沿垂直于中间狭缝的方向，上下移动中间狭缝，进行推扫，获取完整的探测目标场景的光谱图像数据立方体。