[发明专利]一种自由曲面棱镜光谱分光系统

说明书

本发明公开了一种自由曲面棱镜光谱分光系统，包括狭缝、色散系统和像面，色散系统进一步包括第一自由曲面棱镜、第一球面反射镜、第二球面反射镜、第二自由曲面棱镜和第三球面反射镜，自由曲面棱镜分别放置于结构的两臂上，光阑位于第二球面反射镜上；狭缝作为色散系统的物面，发出的光束进入色散系统，并经第一自由曲面棱镜透射后由第一球面反射镜反射，再经第一自由曲面棱镜透射；透射后的光束经第二球面反射镜反射后进入第二自由曲面棱镜透射，再由第三球面反射镜反射，再经过第二自由曲面棱镜色散成像到像面上。该系统能很好地校正离轴像差、扩大视场，同时可以避免准直镜和成像镜的使用，有利于实现光谱仪的小型化及轻量化。

技术领域

本发明涉及光谱成像技术领域，尤其涉及一种自由曲面棱镜光谱分光系统。

背景技术

随着成像光谱仪的迅速发展，成像光谱仪必将具有大视场和宽覆盖、高空间和光谱分辨率、高探测灵敏度，集新原理、新方法、新技术和新仪器于一体，适合于空间对地观测和深空探测、陆地表层和海洋以及大气的探测与监视。

传统的宽谱段大视场成像光谱系统多采用非共轴系统，非共轴系统的离轴像差很大，且不易校正，使系统的视场受到限制，通常采用相机拼接或在狭缝后由刃口分割视场，若实现宽谱段大视场成像，通常采用相机拼接，在狭缝后由刃口分割视场或在光谱仪的臂长放置分色片进行分光，从而实现分光束的探测，系统结构比较复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种自由曲面棱镜光谱分光系统，该系统能很好地校正离轴像差、扩大视场，同时可以避免准直镜和成像镜的使用，降低谱带弯曲和谱线弯曲，有利于实现光谱仪的小型化及轻量化。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种自由曲面棱镜光谱分光系统，所述系统包括狭缝、色散系统和像面，所述色散系统进一步包括第一自由曲面棱镜、第一球面反射镜、第二球面反射镜、第二自由曲面棱镜和第三球面反射镜，其中：

所述第一自由曲面棱镜和第二自由曲面棱镜分别放置于所述色散系统整体结构的两臂上，光阑位于所述第二球面反射镜上；

所述狭缝作为所述色散系统的物面，发出的光束进入所述色散系统，并经所述第一自由曲面棱镜透射后由所述第一球面反射镜反射，反射后的光束再经所述第一自由曲面棱镜透射；

透射后的光束经所述第二球面反射镜反射后进入所述第二自由曲面棱镜透射，透射后的光束再由所述第三球面反射镜反射，再经过所述第二自由曲面棱镜色散成像到所述像面上。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，上述系统能很好地校正离轴像差、扩大视场，同时可以避免准直镜和成像镜的使用，降低谱带弯曲和谱线弯曲，有利于实现光谱仪的小型化及轻量化；同时又具有棱镜适应谱段宽、效率高、无二级光谱、杂散光少的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的自由曲面棱镜光谱分光系统结构示意图；

图2为本发明所举实例波长400nm的MTF设计结果图；

图3为本发明所举实例波长1000nm的MTF设计结果图；

图4为本发明所举实例波长1800nm的MTF设计结果图；

图5为本发明所举实例波长2500nm的MTF设计结果图。

具体实施方式