JPH0493915A - 分光結像光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、リモートセンシングにおける地球観測光学系
に関し、特に、対象物体の像を波長域毎に分解して観測
する場合の分光結像光学系に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、リモートセンシングにおいて、地球上の対象物体
の像を多波長にて観察する場合に用いられる結像光学系
は、第３図に示されるような構成であった。図において
、対物レンズ系、対物反射光学系等の結像素子１の像面
に、複数の線状光検出素子又は点状光検出素子３１〜３
Ｎを並列させ、各検出素子の前面に透過波長域の異なる
フィルター４１〜４Ｎを配置したＣＣＤカラーラインセ
ンサーのような波長選択性のある検知器２か配置されて
おり、例えば人工衛星の移動に伴って光学系か動くこと
によって、各フィルター４１〜４Ｎの透過波長毎に地上
の物体の走査像を検出するものであった。この場合、あ
る波長域の像検出は、検出素子３１〜３Ｎ間の間隙と移
動速度で決まる微小時間遅れで、隣接する波長域の像検
出の後に行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記のような従来の技術においては、波長域に
より検出時間にずれかあるため、第４図に示すように、
地形に高低変化があると、時間ｔ。と時間ｔ、において
、特定の異なる波長域で見る地上の距離間隔Ｘとｙが異
なることになるため、異なる波長で見た像間に歪みか生
してしまう。従来は、高低変化に基づくこのような歪み
を画像処理により補正して、正確な波長分解像を得てい
たか、地上の高低変化か激しい場合は充分に対応てきな
い。

この発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その
目的は、対象物体の波長分解像間に歪か生じない分光結
像光学系を提供することである。

〔課題を解決するだめのの手段〕

本発明においては、対象物体からの結像光線を波長域ご
とに分光する横置プリズム等の分散分光素子を結像素子
に組み込むと共に、像面上に前記対象物体の像を所望の
波長域毎に検出する複数の並列された線状又は点状光検
出素子からなる検知器を配置することによって、上記の
課題を達成している。

分散分光素子の結像素子への組み込み方としては、結像
素子の前側に分散分光素子を配置するのが望ましい。

また、分散分光素子としては、分光プリズム以外に回折
格子を用いても同等の効果が達成できる。

さらに、各線状又は点状光検出器の検出面の前側に異な
る分光特性を有するフィルターを設けることが望ましい
。

〔作用〕

上記したように、第３図は従来の分光結像光学系の構成
を示しているか、結像素子１の結像面に複数の線状光検
出素子又は点状光検出素子３１〜３Ｎが配置されている
。このような分光結像光学系により波長分解像を検出す
るには、波長域間の像の歪か問題となる。そこで、第１
図に示したように、結像素子１の例えば入射側に模型プ
リズムからなる分散分光素子５を配置する。

第４図を参照して、上記のような波長域間の像の歪の補
正について説明する。第１図のような分光プリズム５を
配置しない場合、同一点を観測するのに波長域間で時間
的ずれが生しる。光軸から離れている光検出素子は、第
４図のように、時刻ｔ０のとき光軸から距離Ｘだけ離れ
た位置を見ているか、時刻ｔ、のとき距離ｙだけ離れた
位置を見ている。観測する地上に高低差があるときは、
距離Ｘとｙは異なることになる。したがって、このよう
にな場合、検出された像に歪みが生じ、波長域間に像の
歪が生しることになる。

そこで、第１図のように、分光プリズム５を例えば結像
素子１の入射側に配置すると、波長域間に検出位置の時
間的ずれか生じないため、同じ場所を同時に観測できる
ので、波長域間の像の歪は生じない。

〔実施例〕

次に、第１図と第２図を参照にして、本発明の詳細な説
明する。本発明の波長分解結像光学系は、例えば人工衛
星に搭載して地球による太陽反射光及び地球から発せら
れる赤外光によるその像を所定の波長域毎に分解して検
出し、温度分布や地形を調べる場合に用いられるもので
ある。

第１図の実施例においては、対物レンズ、反射対物光学
系等の結像素子１の前方に模型プリズムからなる分散分
光素子５か配置されている。模型プリズム５は波長によ
り屈折率に差かあり、プリズム５に入射した光は、波長
毎に異なる射出角で射出する。したがって、その後に配
置された結像素子】を経ると、波長毎に集光位置が異な
ることになる。その像面には、適切な間隔て同一平面上
に線状光検出素子又は点状光検出素子３１．３２〜３Ｎ
か配置されており、それぞれ検出すべき波長域（λ３．
λ２　・・・・λア）か定めてあり、それらの前部には
分散分光素子５による分散波長のみを透過する干渉フィ
ルター４１．４２〜４Ｎが設けられていて、所定の方向
以外の方向から入射し、模型プリズム５によって分光さ
れた光を検出しないように構成されている。

このような構成により、人工衛星の移動に伴ってこの分
光結像光学系か第１図、第２図の紙面に平行に地上を走
査するとき、同一点からの光を波長域毎に分解して同時
に検出することかでき、高低変化かあっても歪みのない
波長分解像を得ることができる。

ところで、分光プリズム５の配置位置としては、第１図
のように、結像素子１の前側に限定されず、その後側に
配置してもよく、また、結像素子１を構成するレンズ、
反射鏡間に配置してもよい。しかしなから、結像素子１
の後側ないしその中に配置する場合、そのための充分な
スペースか必要になり、光検出素子間の間隙か狭くなり
、さらに、平行光以外の発散光束ないし収斂光束中に配
置されるので収差か発生する等のため、結像素子１の前
側に配置するのかより現実的である。

分光素子としては、分光プリズム５に限らず、第２図に
示すように回折格子６を用いてもよい。

その場合、第２図のような反射型の回折格子でもよく、
また、透過型の回折格子でもよい。

なお、厳密には、分光プリズム５や回折格子６によって
検知器２上の像か像平面内で歪むか、この歪みは線状光
検出素子３１〜３Ｎを曲げることによって対応できる。

また、分光プリズム５、回折格子６か１個で十分に分光
できない場合には、分光プリズム５又は回折格子６を複
数用いることて対応することかできる なお、以上の説明においては、分光結像光学系を人工衛
星に搭載して地上を走査しながら波長分解像を得ること
を前提にしていたが、これに限定されず、飛行機、自動
車等に搭載して対象物体の像を波長域毎に分解して観測
する場合にも適用できる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明においては、結像素子と、その像
面に配置され、複数の異なる波長選択性のある線状又は
点状の光検出素子を並列に配置して構成された検知器と
からなる分光結像光学系において、分散分光素子を結像
素子に組み込んだので、観測物体の同一点からの光を波
長域毎に分解して同時に検出することかでき、光学系か
ら距離の差があっても歪みのない波長分解像を得ること
ができる。

また、検知器の前に干渉膜等からなるフィルターを配置
することにより、所定方向以外の方向から入射してくる
光を遮断することができるので、優れた分光特性を得る
ことかでき、多波長光による正確な物体の観察が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による分光結像光学系の１実施例の光路
図、第２図は他の実施例の光路図、第３図は従来の分光
結像光学系の光路図、第４図は高低差のある地点を従来
の分光結像光学系が見る場合の問題点を説明するための
図である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）結像素子と、その像面に配置され、複数の異なる
   波長選択性のある線状又は点状の光検出素子を並列に配
   置して構成された検知器とからなり、並列して配置され
   た各光検出素子を横切る方向に対象物体を走査すること
   により対象物体の波長分解像を検出する分光結像光学系
   において、分散分光素子を結像素子に組み込んだことを
   特徴とする分光結像光学系。
2. （２）分散分光素子を結像素子の前側に配置して構成し
   たことを特徴とする請求項１記載の分光結像光学系。
3. （３）分散分光素子が分光プリズムからなることを特徴
   とする請求項１又は２記載の分光結像光学系。
4. （４）分散分光素子が回折格子からなることを特徴とす
   る請求項１又は２記載の分光結像光学系。
5. （５）波長選択性のある線状又は点状の光検出素子が光
   検出素子とその受光面に配置されたフィルターとからな
   ることを特徴とする請求項１から４の何れか１項記載の
   分光結像光学系。