[发明专利]弯曲狭缝成像光谱仪

权利要求书

1.一种弯曲狭缝成像光谱仪，其特征在于，包括前置物镜、光纤传像束、弯曲狭缝、Offner型分光装置、焦平面探测器；

前置物镜对目标场景成像，光纤传像束将前置物镜所成直线形像传递至弯曲狭缝，所述弯曲狭缝形状为圆弧或近圆弧形，光线经弯曲狭缝进入Offner型分光装置，由Offner型分光装置分光成像至焦平面探测器上；

所述Offner型分光装置包括凹球面反射镜和凸球面光栅，所述凹球面反射镜和凸球面光栅同轴设置，从弯曲狭缝入射的光线经球面反射镜反射后，光线以会聚光束入射到所述凸球面光栅上进行光谱分光，再由所述凹球面反射镜将分光后的光纤成像至焦平面探测器完成光谱成像；

所述光纤传像束入射端面排列为直线形，与前置物镜所成像重合，所述光纤传像束出射端面排列为圆弧形，与弯曲狭缝重合；

当Offner型分光装置凹球面反射镜半径为R₁，凸球面光栅曲率半径为R₂，Offner型分光装置最佳圆视场半径为r，

所述弯曲狭缝为半径为r_s的圆弧或为处于半径为r₁和r₂两段圆弧之间的近圆弧曲线，其中r₁＝0.8r，r₂＝1.2r，r₁≤r_s≤r₂。

2.如权利要求1所述的弯曲狭缝成像光谱仪，其特征在于，所述前置物镜为透射式物镜、反射式物镜或折反式物镜。

3.如权利要求1所述的弯曲狭缝成像光谱仪，其特征在于，所述弯曲狭缝在与Offner型分光装置的最佳成像圆视场重合或在其附近，所述弯曲狭缝的圆弧圆心设置在所述Offner型分光装置的光轴上或光轴附近。

4.如权利要求1所述的弯曲狭缝成像光谱仪，其特征在于，所述前置物镜和Offner型分光装置的数值孔径相同，光纤传像束的数值孔径大于等于前置物镜的数值孔径；所述光纤传像束的光纤纤芯直径范围为5～50μm。

5.如权利要求1所述的弯曲狭缝成像光谱仪，其特征在于，所述凹球面反射镜与凸球面光栅的曲率半径之比为1.9:1～2.2:1，球心间距小于0.1R₂。

6.如权利要求1所述的弯曲狭缝成像光谱仪，其特征在于，在焦平面探测器上所成谱线形状与弯曲狭缝形状一致，通过映射变换算法将其变换为与地面探测像素对应的直线形谱线，映射关系为将圆弧形谱线所在方程变换至直谱线所在方程其中，k为常数。