CN101943602A - 一种宽幅成像光谱仪视场分束器 - Google Patents

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Abstract

一种宽幅成像光谱仪视场分束器，属于机载、星载空间光学遥感领域中涉及的一种视场分束器。要解决的技术问题是：提供一种宽幅成像光谱仪的视场分束器。解决的技术方案：包括分光镜压块、分光镜压块固定螺钉、基座、分光镜、基座通光孔、狭缝板、基座固定螺钉。其中，狭缝板上带有第一条狭缝、第二条狭缝、第三条狭缝，狭缝板上的狭缝数量多少根据需要进行设定；分光镜无应力粘接安装在基座的腔内，分光镜压块在基座的末端将反光镜压住，分光镜压块通过压块固定螺钉与基座固联；狭缝板无应力粘接在基座带有基座通光孔的前端。在大尺寸二维矩阵阵列探测器难以获得的条件下，通过视场分离和拼接实现成像光谱仪的高分辨率、宽幅光谱成像遥感。

Description

一种宽幅成像光谱仪视场分束器
技术领域
本发明公开了一种适用于宽幅成像光谱仪(包含多光谱、高光谱和超光谱)的视场分束器，属于机载、星载空间光学遥感技术领域中涉及的一种视场分束器。
背景技术
成像光谱仪就是在特定光谱域以高光谱分辨率同时获得连续的地物光谱图像，使遥感数据在光谱维进行展开得到高精度的光谱遥感数据，进而定量分析地球表层生物、物理、化学过程与参数，是成像技术和光谱技术的有机结合。成像光谱遥感起源于地质矿物识别，逐渐扩展为植被生态、海洋海岸水色、冰雪、土壤以及大气的研究中，在农、林、水、土、矿等资源调查与环境监测等广泛领域有重要的应用前景。
在地面像元分辨率一定的前提下，成像光谱仪的幅宽取决于仪器幅宽方向(即穿轨方向)的像元数。受到探测器技术水平的限制，获得大尺寸二维矩阵阵列探测器是困难的，所以国内外研制的成像光谱仪都不能满足各领域对高分辨率、宽幅遥感数据的需求：美国HIS、Hyperion、FTHSI、COIS，英国CHRIS，欧空局HRIS、PRISM等成像光谱仪都没能同时实现大幅宽和高分辨率。我国高分辨率成像光谱仪C-HRIS原型样机的穿轨像元数800个、地面像元分辨率为20m、幅宽也只有16km。
成像光谱仪难以实现高分辨率、宽幅光谱遥感原因有两方面：首先，受到探测器技术水平的限制，获得大尺寸二维矩阵阵列探测器是困难的；其次，由于成像光谱仪焦面为色散的光谱图像，不能用传统CCD拼接法实现视场拼接。
与本发明最为接近的已有技术是中国科学院长春光学精密机械与物理研究所于2007年申请的题为“一种空间遥感成像仪的视场分束器”(专利号：ZL200720094884.7)的实用新型专利，如图1所示，包括底座1、PAN探测器2、PAN反射镜3、SWIR狭缝4、后盖5、基座6、VNIR反射镜7、前档片8、缝座9、VNIR狭缝10、压盖11、基座定位销12、长槽13、底座定位销14、底座长槽15。底座1上的左右两端有两个底座长槽15，将底座定位销14穿过底座长槽15固定在成像光谱仪上，沿底座1上的两个长槽15前后移动；基座6的下底面前后两侧各有一个基座长槽13，用基座定位销12穿过长槽13固定在底座1上定位，使基座6只作X向移动；在基座6的上表面的中央部位，是一个与基座表面垂直的柱形体，柱形体与基座6是一体件，柱形体的两斜侧面和左右两端面是安装相关反射镜、狭缝、狭缝座、PAN探测器等部件的工作体；在入射光的传播光路上，在望远镜焦平面前H距离，在柱形体的左斜侧面上安装PAN反射镜3，PAN反射镜3可在左斜侧面上左右微调，定位后两者用螺钉固连；在柱形体的右斜侧面上，安装VNIR反射镜7，VNIR反射镜7可在右斜侧面上左右微调，定位后两者用螺钉固连；PAN反射镜3的反射面与VNIR反射镜7的反射面之间的夹角成90°角，该两个反射镜可在各自的斜侧面上左右微调，改变着两个反射面夹角端反射镜刀口的距离；在柱形体的左侧面安装PAN探测器2，使PAN探测器2的像面与PAN反射镜3的反射面的夹角成45°角，两者高度相同；在柱形体的右侧面通过固定在柱形体上的缝座9和压盖11安装VNIR狭缝10，使VNIR狭缝10与VNIR反射镜7的反射面之间成45°角，在VNIR狭缝10的左面，装有前档片8，用螺钉与缝座9固定；在距PAN反射镜3和VNIR反射镜7所形成反射面的后面望远镜焦平面位置，通过固定在柱形体上的后盖5安装有SWIR狭缝4；PAN探测器2、SWIR狭缝4、VNIR狭缝10三者在同一水平的高度上。这种视场分束器仅能实现沿轨方向PAN、VNIR和SWIR的视场分离，并不能在穿轨方向增加幅宽，所以不能满足当前大幅宽遥感的需求。
发明内容
本发明的目的是：在大尺寸二维矩阵阵列探测器难以获得的条件下，提供一种适用于宽幅成像光谱仪(包含多光谱、高光谱和超光谱)的视场分束器，实现高分辨率、宽幅光谱遥感成像。
本发明要解决的技术问题是：提供一种宽幅成像光谱仪的视场分束器。解决技术问题的技术方案如图2、图3所示：包括分光镜压块16、分光镜压块固定螺钉17、基座18、分光镜19、基座通光孔20、狭缝板21、基座固定螺钉22。其中，狭缝板21上带有第一条狭缝23、第二条狭缝24、第三条狭缝25，狭缝板21上的狭缝数量多少可以根据需要进行设定，并按图3所示位置关系交错排列。分光镜19无应力粘接安装在基座18的腔内，分光镜压块16在基座18的末端将反光镜19压住，分光镜压块16通过压块固定螺钉17与基座18固联，狭缝板21无应力粘接在基座18带有基座通光孔20的前端。
本发明的工作原理是：在全视场内，狭缝板21上的第一条狭缝23、第二条狭缝24、第三条狭缝25在幅宽方向互补并有搭接，在飞行方向相隔一定距离，无光线遮挡和能量损失；成像时每条缝对应各自的地物目标，相邻狭缝之间有重叠部分，通过对各个视场的图像进行视场拼接，可满足现有探测器技术水平下，宽幅光谱成像的需求。将狭缝板21、分光镜19安装在同一基座18上，在简化结构设计的同时降低了装调难度；将狭缝置于分光镜前端，有效降低了系统的杂散光；增减狭缝板21上狭缝的数量，可满足不同类型成像光谱仪对各自幅宽的要求。
本发明的积极效果是：在大尺寸二维矩阵阵列探测器难以获得的条件下，通过视场分离和拼接实现成像光谱仪(包含多光谱、高光谱和超光谱)的高分辨率、宽幅光谱成像遥感。
附图说明
图1是已有技术的结构示意图
图2是本发明的结构示意图；
图3是图2的右视图；
具体实施方式
本发明按图2、图3所示的结构实施，包括分光镜压块16、分光镜压块固定螺钉17、基座18、分光镜19、基座通光孔20、狭缝板21、基座固定螺钉22。分光镜压块16、基座18可采用钛合金材质，分光镜19可采用K9光学玻璃按图纸要求进行光学冷加工和镀膜，狭缝板21可以在单晶硅基体上镀铬刻划制作，也可以是金属材质的机械式狭缝。
狭缝板21无应力粘接在基座18带有基座通光孔20的前端，分光镜19无应力粘接在基座18的腔内，同时使用分光镜压块16和分光镜压块固定螺钉17固定，基座固定螺钉21用于同主体仪器固定视场分束器，保证狭缝与前置望远系统焦面重合。

Claims (1)

1.一种宽幅成像光谱仪视场分束器，其特征在于包括分光镜压块(16)、分光镜压块固定螺钉(17)、基座(18)、分光镜(19)、基座通光孔(20)、狭缝板(21)、基座固定螺钉(22)；其中，狭缝板(21)上带有第一条狭缝(23)、第二条狭缝(24)、第三条狭缝(25)，狭缝板(21)上的狭缝数量多少根据需要进行设定；分光镜(19)无应力粘接安装在基座(18)的腔内，分光镜压块(16)在基座(18)的末端将反光镜(19)压住，分光镜压块(16)通过压块固定螺钉(17)与基座(18)固联；狭缝板(21)无应力粘接在基座(18)带有基座通光孔(20)的前端。
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