[发明专利]一种光谱可配置的可见与太赫兹多光谱复合探测成像装置

说明书

本发明公开了一种光谱可配置的可见与太赫兹多光谱复合探测成像装置，该发明基于光学滤波技术和孔径分割技术，将面阵滤光片、面阵透镜和面阵探测器相结合，采用可见多光谱成像通道与太赫兹多光谱成像通道共孔径设计，结合具有扫描功能的反射镜、物距可调的卡塞格林望远镜和通道可配置的滤光片包，实现不同距离目标的多光谱复合探测成像，适用于深空探测、航空遥感等领域。

技术领域

本发明所涉及的光谱成像装置，是一种覆盖可见、太赫兹波段，可根据用途进行光谱配置的多光谱复合探测成像装置。该发明基于光学滤波技术和孔径分割技术，将面阵滤光片、面阵透镜和面阵探测器相结合，采用可见多光谱成像通道与太赫兹多光谱成像通道共孔径设计，结合具有扫描功能的反射镜、物距可调的卡塞格林望远镜和通道可配置的滤光片包，实现不同距离目标的多光谱复合探测成像，适用于深空探测、航空遥感等领域。

背景技术

成像光谱仪不仅采集地物目标的高分辨率空间信息，同时还具有采集地物目标光谱信息的能力，能从获取的遥感数据中直接分析目标的物质成分，从而更有效地分辨目标。对不同应用目标来说，其所需的谱段各不相同。

现代矿物化学中的振动光谱学认为，分子在转动、振动能级之间的跃迁产生可见-太赫兹光谱，多原子分子的基团或晶格的振动产生可见-太赫兹光谱，通过测量矿物质的转、振动光谱，可以用来鉴定矿物质种类并获得矿物质结构、组分、热力学常数、化学键类别以及它们之间发生反应的一些有价值的信息。根据《矿物质可见图谱集》(科学出版社，1982年5月)和最新公开发表的实验室测量数据表明，硫化物、卤化物、氧化物、氢氧化物、硝酸盐、碳酸盐、硼酸盐、硫酸盐、磷酸盐、硅酸盐等物质在可见-太赫兹波段(1μm-100μm)存在丰富的指纹谱。而硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、氧化物、氢氧化物是组成星体地表结构的主要矿物质，因此，通过测量硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、氧化物、氢氧化物的热辐射远可见-太赫兹谱能够确定星体表面的岩石组分，矿物质种类的丰度，并以此推断星体的演化规律。

目前可用于矿物质分析的光谱仪器有两种。一种是使用于航空遥感的可见光谱成像仪，这种仪器使用碲镉汞探测器，光谱仪最远只能覆盖到15μm。以上海技术物理研究所研制的代表国内最高水平的热红外光谱成像仪为例，该机载热红外光谱成像仪，通过光栅分光，在8.0-12.5μm的光谱范围内可得到180波段的光谱信息，但该仪器并不能工作于波长更长的太赫兹波段。另一种是使用于实验室科研分析的可见傅里叶光谱仪，这种仪器通过更换探测器附件，波长可覆盖可见到太赫兹波段，但依赖时间扫描的工作模式和移动部件缺陷，使其不适用于航空遥感和深空探测领域。

上述现有技术的缺点主要体现在以下两个方面：一、对于航空遥感领域的可见光谱仪，其在可见波段可实现高光谱成像，但受限于探测器的响应波段和光栅的工作波段，其不能工作于更长的波段范围；二、对于实验室科研分析用途的可见傅里叶光谱仪，受制于谱线获取时间、移动部件缺陷和数据冗余，制约了其在航空遥感和深空探测领域的应用。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种光谱可配置的可见-太赫兹复合探测成像装置，适用于航空遥感、深空探测等领域。

本发明的技术方案如下：

一种光谱可配置的可见-太赫兹复合探测成像装置，包括依据光路传输依次排列放置的扫描平面反射镜1、抛物面反射镜3、球面反射镜4、分色片6、可见面阵滤光片7、可见面阵透镜8、可见面阵探测器9，太赫兹面阵滤光片11、太赫兹面阵透镜12、太赫兹面阵探测器13，所述可见面阵探测器9还依次连接有可见探测器控制处理系统10和控制采集处理计算机15，所述太赫兹面阵探测器13还依次连接有太赫兹探测器控制处理系统14和控制采集处理计算机15，所述扫描平面反射镜1还依次连接有扫描转动机构2和控制采集处理计算机15，所述球面反射镜4位于滑轨5内，并受控制采集处理计算机15精确控制其移动步长，如说明书附图1所示。