JPH09280950A - 広視野画像分光器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広い地域をカバーでき、コンパクト且つ軽量
で、可動部品のない画像分光器を、反射性光学素子を使
い、地球表面の衛星または航空写真に使用するための広
視野を生み出すカメラ前置光学系を使って達成するこ
と。 【解決手段】 画像分光器の前置光学系の第１凸球面鏡
（１６）が到来光をこれと同心の第２凹球面鏡（２０）
を介して像面（２２）に湾曲した画像を形成する。この
画像を光学的結合手段（２６）を介してスペクトル分解
システム（２９）に伝達して、複数のスペクトル帯に分
割したスペクトル画像を検出器アレーのある像面（３
８）上に結像する。このスペクトル分散のためにホログ
ラム格子（３４）を使うのがよい。画像分光器は、反射
性素子を使い、プッシュブルーム式に作動するので、機
械的走査機構を要せず、非常にコンパクト且つ軽量であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像分光器に関
し、特に軌道衛星または飛行機から地球表面のスペクト
ル画像を提供する広視野画像分光器（ＷＦＩＳ）に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】多年にわたり、科学者は、地球表面上の
植物類、鉱物成分およびその他の物体が特有のスペクト
ルでエネルギーを放射し反射することを知っている。そ
の結果、地球表面の目標地域のスペクトル画像は、この
目標地域の既存の生活形およびその他の事柄に関する重
要な情報を提供し、それは、少し例を挙げれば、環境、
農業および軍事研究に有用である。この目的で、画像分
光器が軌道衛星および飛行機に配備され、狭い波長帯で
地球の表面からの放射線を測定している。

【０００３】画像分光器は、地球の表面から放射される
エネルギーを捕え、このエネルギービームをその構成ス
ペクトル帯に分散し、そして各スペクトル間隔の放射線
の強度を測定する。最初に、分光器が、カメラまたは望
遠鏡のような、前置光学系を使って、地球上の２次元の
目標場面（その「視野」と呼ばれる）の空間画像をスリ
ット上に焦点合せする。次に、回折格子またはプリズム
のような分散装置が、この空間画像をスペクトル画像に
分散し、それを焦点面上に焦点合せする。この焦点面
で、光電子倍増管または電荷結合素子のような検出器素
子のアレーが、一緒にこの視野全体に亘って検出したス
ペクトルを表す出力信号を発生する。多くの分光器は、
可視範囲の目標地域のスペクトル画像しか作らないが、
有用な情報は、紫外から赤外のスペクトル範囲にもあ
る。

【０００４】典型的には、現在宇宙飛行体または飛行機
に配備されている画像分光器のカメラ前置光学系は、限
られた視野しか達成せず、従って地球表面上の限られた
目標地域しかカバーしない。広い地域のカバーを保証す
るために、そのような器械は、モータおよび関連するア
クチュエータを伴う走査機構を使わねばならない。走査
機構は、この器械の複雑さ、重量および動力消費を増
し、それがその信頼性および寿命を制限し、配備コスト
を著しく増す。特に、伝統的走査機構は： １） 全ての画素が同時には結像されないので、信号積
分時間（従って、ＳＮ比（「ＳＮＲ」）を小さくし； ２） 機構の地点誤差（「走査ステップ再現性」）によ
り、場面要素の相互重ね合せに誤差を生じ； ３） この宇宙飛行体へ未補正の角運動量を入力する原
因となることがあり；および ４） 特にスペクトルの紫外領域に於いて、光学系の汚
染または劣化の原因と成り得る物質によって潤滑しなけ
れば成らない。 重要なことに、積分時間が減るために、走査機構を備え
る装置は、同じＳＮ比を得るためには、走査機構それ自
体が付加する大きさおよび重量を考慮しなくても、より
大きく且つ重くなる。そのような要因は、ペイロード空
間および重量が貴重である宇宙飛行体の用途では決定的
に重要である。

【０００５】これらの欠点を克服しようとする試みで、
「プッシュブルーム」の原理で動作する画像分析器が設
計された。プッシュブルーム装置では、飛行体（即ち、
飛行機または衛星）の前進運動が目標地域の画像の空間
次元（または「ラスタ」）を発生し、一方画像の幅
（「走査幅」としても知られる）は、この分光器の視野
によっておよび検出器アレーの幅によって決る。プッシ
ュブルーム動作は、器械の大きさおよび重量を節約する
結果となるが、典型的なカメラ前置光学系の視野は制限
され、プッシュブルーム動作で大きな場面をカバーする
ことは実際的でなくなる。その上、従来のプッシュブル
ーム分光器用の広視野入射光学系を設計しようとする試
みは、反射性ではなく、屈折性の光学素子を使ってい
る。屈折性システムは、全て反射性の光学系では生じな
い色収差を欠点として持っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、広い地域をカ
バーでき、コンパクト且つ軽量で、可動部品のない画像
分光器に対する要求がある。反射性光学素子を使い、地
球表面の衛星または航空写真に使用するための広視野を
生み出す、改良されたカメラ前置光学系の設計に対する
要求もある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明による画像分光
器は、従来の画像分光器の上記の欠点を克服する。特
に、ここに説明する画像分光器は、機械的スキャナなし
に広視野を提供する、軽量且つコンパクトな前置光学系
カメラを含む。更に、この器械は、前置光学系の空間画
像を効果的なスペクトル分解装置へ伝達する、改良され
た全反射性結合設計を含む。この器械は、プッシュブル
ームの原理で動作するので、地球表面を走査するために
追加の走査装置を必要とすることがない。

【０００８】この発明によれば、この改良された画像分
光器は、１２０°以上の視野を達成して低い地球軌道衛
星から本質的に水平から水平までの被写域を提供する反
射性球面同心鏡を有する前置光学系カメラを含む。この
前置光学系カメラは、湾曲した空間画像を生じ、それを
スペクトル分解システムに結合して２次元スペクトル画
像を作ることができる。このモノセントリック設計の前
置光学系は、コンパクトで、全反射性の光学素子だけを
使うので、この分光器は、遠紫外から長波長の赤外まで
の広範囲の波長に亘って使うことができる。

【０００９】好適実施例に於いて、このカメラ前置光学
系は、遠い物体から到来する放射線を第２凹面鏡へ反射
する第１凸球面鏡を含む。この第２鏡は、この放射線を
開口絞りを通して像面上に焦点合せする。この開口絞り
は、第１鏡と第２鏡の共通の曲率中心にある。軽いにも
拘らず、このカメラ設計は、画像スポットサイズ３０ミ
クロン以下を維持しながら、ｆ／３．５以上の明るさの
口径を達成する。これらの光学素子の曲率、間隔、およ
び大きさ（または面積）が、このシステムによって達成
可能な最高の明るさを決定する。

【００１０】この前置光学系で作った湾曲画像を一つ以
上の小型分光器に結合し、その各々が視野の一部を受像
する。各分光器は、球面ホログラム格子と関連する反射
性光学素子を含んでもよい。このホログラム格子は、湾
曲した空間画像をそのスペクトル成分に分散し、球面鏡
がこの空間画像を平面像面上に焦点合せする。この平面
像面に位置する適当な検出器アレーが、目標場面のスペ
クトル画像に対応する出力信号を作る。その代りに、こ
のカメラ前置光学系からの空間画像を、光導波管または
平面の光ファイバの束によって、分光器装置へ伝達する
ことができる。

【００１１】

【発明の効果】ここに説明した画像分光器は、典型的な
パン入れ以下のパッケージで２ｋｇ程の軽さに構成する
ことができる。このコンパクトな設計故に、この分光器
は、地球表面の大部分の画像を撮るために低地球軌道衛
星に安価に設置することができる。その上、宇宙飛行体
の用途でのこの器械の性能に加えて、可動部品がないこ
とが、器械のコストおよびリスク（大きさおよび重量と
共に）を軽減する。

【００１２】本発明のその他の目的および特徴は、以下
の説明から、および図面から明白となろう。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１に示すのは、地球表面のスペ
クトル画像を作るための、ここに記述する種類の画像分
光器１２を備えた衛星１０の絵画的表現である。図示の
例では、衛星１０が地球を矢印Ａで示す方向に旋回する
ので、分光器１２は、地球表面の目標地域を軌道を横切
って光学的に走査する（走査幅Ｓで示す）。この走査幅
Ｓは、器械の視野Ｆで決る。以下に説明するように、器
械１２の光学設計は、広い１２０°の視野Ｆを可能に
し、それがこの器械に、利用できる検出器アレーを使っ
て、７００ｋｍの極軌道から１ないし２ｋｍの地上サン
プル距離で全地球表面を走査できるようにする。

【００１４】作動する際、分光器１２が目標地域Ｓを走
査するとき、目標Ｓからの到来放射線をカメラの前置光
学系によって空間画像として集束し（図２の（Ａ）およ
び図２の（Ｂ））、次に、この空間画像をそのスペクト
ル成分に分解して、検出器アレー上の像面に焦点を合わ
せる（図３）。この検出器アレーが、空間の光景を一つ
の軸にし、この光景のスペクトル成分を他の軸にした、
２次元の出力信号を出す。

【００１５】衛星１０と器械１２は、所謂「プッシュブ
ルーム」の原理で動作する。即ち、衛星１０のＡ方向の
前進運動が、視野Ｆ全体に亘って分光器１２が作る空間
画像の空間次元を発生する。プッシュブルーム動作は、
この光景の各有限要素に対して（即ち、各画素に対し
て）検出器アレーで最大の積分時間刻みを可能にし、そ
の結果非常に小さな光学開口でさえも、最大の信号レベ
ル、従って最大のＳＮ比（「ＳＮＲ」）を可能にする。
その上、プッシュブルーム動作は、地上トラック方向Ａ
に地球表面を走査するために機械的走査装置を必要とす
ることなく、その結果かなりのコストおよび重量の節減
になる。更に、画像分光器１２の独特の設計が非常に広
い視野Ｆを可能にするので、トラックを横切る方向の走
査に機械的走査装置を必要としない。

【００１６】本発明によれば、図２の（Ａ）および図２
の（Ｂ）の直交する図に示すように、画像分光器１２
が、複数の同心球面鏡を有する独特の前置光学系を備え
るカメラ１４を含み、高い光学的性能をコンパクトで軽
量のパッケージで達成する。本質的に、前置光学系１４
は、軸外しモノセントリック３素子全反射性のカメラで
ある。第１球凸面鏡１６が、地上の目標地域からの到来
光線またはその他の遠隔物体からの放射線（矢印１８で
示す）を反射し、光線１８を第２の凹球面鏡２０へ反射
する。第２鏡２０は、光線１８を第１鏡１６と第２鏡２
０の両方の曲率中心にある開口絞り２４を通して湾曲像
面２２に焦点合せする。

【００１７】第１鏡１６と第２鏡２０の規準球間の距離
は、両鏡の曲率半径の差に等しいのが好ましい。しか
し、１２０°の視野Ｆの方向に垂直な方向の機能面が光
路を覆い隠さないことが必須である。従って、このＷＦ
ＩＳのカメラ前置光学系は、軸から外れていて覆い隠さ
れない光学系である。モノセントリック配置球状反射面
を使うことは、安価に製作できるようにすることは勿
論、器械が非常にコンパクトな設計になり、光学系の取
付および整列が非常に簡単になる。その上、反射性要素
を使うことは、カメラの前置光学系１４を広範囲の波長
に亘って使えるようにする。

【００１８】図示の実施例で、前置光学系１４は、焦点
距離１８．５ｍｍで焦点比ｆ／３．５である。光線追跡
調査によると、１２０°の視野の全体に亘って３０ミク
ロン以下の非常にコンパクトなスポットイメージサイズ
を維持しながら、ｆ／１．８もの明るさの焦点比を達成
できることを示す。この第１および第２鏡の大きさを増
大すると、これらの鏡が光ビームを隠すようになる最大
限界に達するまで、このシステムの開口または明るさを
増す。これらの鏡の大きさおよび取付け構造は、光路が
隠されるようになる前に、許容できる最大開口を制限
し、従って、カメラ１４が達成できる最小焦点比を制限
する。

【００１９】図３に示すように、カメラ前置光学系１４
は、結合光学系２６を介してスペクトル分解システム２
９に結合され、それがこの面２２の光学像をその構成成
分スペクトル像に分散して、測定用にスペクトル像面３
８の検出器システム（図示せず）上に焦点合せする。図
示した実施例は、画像分光分析用にスペクトル分解シス
テムに結合したカメラ前置光学系１４を示すが、前置光
学系１４は、他の種々の用途、例えば、地球表面の従来
のフィルム写真用カメラシステムとして、使うこともで
きることに注意すべきである。

【００２０】面２２の空間画像は、結合光学系２６を介
して１対の同じ小型画像分光器２９（明瞭にするために
図３から第２分光器が省略されていることに注意）に結
合される。結合光学系２６は、カメラの像面２２に近い
が、それと一致するとは限らない、２セグメント球形凹
面反射性スリット２８を含み、それがこの空間像を一対
の折返し平面鏡３０（図３には、一つだけを示す）上に
反射する。これらの２セグメントスリットおよび折返し
鏡が、例示のシステムで二つの分光器のために必要な光
路の分離を行う。折返し鏡３０は、視野を二つの均等な
部分に分け、即ち、視野全体１２０°の内の６０°を第
１画像分光器２９に向け、６０°の視野を第２画像分光
器（図示せず）に向ける。

【００２１】図３に示すように、１２０°の視野の半分
は、折返し鏡３０によって凹面鏡３２へ反射される。鏡
３２は、この光ビームを平行にし、それを凸ホログラフ
格子３４の表面上に向け、そこでこのビームが回折（ス
ペクトル分散）される。この格子３４の分散軸は、軌道
衛星または飛行機のトラック横断方向と直交する。格子
３４は、スペクトル範囲３００ｎｍないし４００ｎｍの
分光器用１ミリ当り１８１８本の溝のホログラフ格子で
あるのが好ましい。格子３４は、到来する空間画像をそ
のスペクトル成分に分散し、その結果のスペクトル画像
を鏡３６へ反射する。鏡３６は、空間画像の半分を一つ
の軸に且つそのスペクトル成分（または波長）を他の軸
にした、２次元の平面スペクトル画像を形成する。この
画像は、鏡３６によってスペクトル画像面３８に反射さ
れ、そこにこの技術で良く知られている種類の感光素子
のアレーを配置することができる。このスペクトル画像
測定用に、５０ミクロン以下の１０２４×１０２４のＣ
ＣＤ検出器アレーを像面３８に配置できるのが好まし
い。そのような検出器は、例えば、コダックからＫＡＦ
−１０００の型式番号で、若しくはレチコンからＲＡ１
０２４Ｊの型式番号で市販され、または２０４８×２０
４８の検出器をローラルからＣＣＤ４２２の型式番号で
入手することが可能である。

【００２２】光線追跡調査によれば、画像分光器システ
ム１２が優れた光学性能を達成することが確認されてい
る。例えば、この前置光学系カメラの結像特性に依れ
ば、スペクトル方向に１０００以上の素子を備えた検出
器上に幅１００ｎｍのスペクトルを（画素スポットサイ
ズ＜１で）結像する分光器光学系２９に結合したとき、
３００〜４００ｎｍの連続スペクトル範囲に亘って０．
１ｎｍのスペクトル分解を可能にする。その上、像面３
８で１０２４×１０２４の検出器アレー（図示せず）上
に結像するとき、この器械の１２０°の視野は、（トラ
ックに沿った）７′の瞬間視野を達成し、その結果、７
０５ｋｍの極軌道で地上サンプル距離（天底で）１．５
ｋｍとなる。以下の表１に、現在配備されている全オゾ
ンマッピング分光計（「ＴＯＭＳ」）器具の光学システ
ムと比べた、図２の（Ａ）、図２の（Ｂ）、および図３
の画像分光器システム１２の物理的パラメータの比較を
挙げる。

【００２３】

【表１】

【００２４】その上、以下の表２は、光線追跡調査に使
用した画像システムの光学素子の正確な配列を示す。表
２に現れるデータの座標系と符号規約は、一般光線追跡
プログラム規約、および特に、米国カリフォルニア州パ
サディナのオプティカル・リサーチ・アソシェーツ・コ
ーポレーションのコードＶ参照マニュアルに記載されて
いるものと一致する。

【００２５】

【表２】

【００２６】代替結合システム４０を図４に示す。結合
システム４０は、凝集した光導管の束４４を含み、それ
は、例えば、光ファイバまたは光導波管でもよい。束４
４の個々の素子は、像面２２で湾曲した画像を受け、こ
の画像を平面像面４２へ中継するように向いている。

【００２７】このファイバ束４４は、直径２５ミクロン
程の細いシリカファイバを使って作ることができる。フ
ァイバ束４４は、ファイバ終端４６および４８によって
焦点面２２および平面像面４２で終る。個々の光ファイ
バの必要な方向は、二つのシリコンウェーハの間でそれ
らを保持するウェーハを含むシリコンクランプ（図示せ
ず）で達成してもよい。各ウェーハは、その表面上に、
各々の光ファイバ用の個々のチャンネルを作るための標
準ＩＣウェーハ加工技術によって、必要なパターンをエ
ッチングするのが好ましい。ファイバ終端４６および４
８は、標準光学製作技術を使って、必要な表面性能に正
確に研削および研磨してもよい。

【００２８】前置光学系１４に関連して、結合システム
４０を種々の用途に使うことができる。例えば、平面像
面４２は、画像分光器若しくはモノクロメータへの入射
スリットにすることができ、または広視野カメラシステ
ムの線形アレー検出器若しくはフィルムの位置に置くこ
ともできる。どの用途でも、そのような器具は、上に説
明した全反射性画像分光器の利点を共有するだろう。即
ち、この器具は、可動部品が無く、非常に軽量且つコン
パクトなパッケージで、カバー範囲を広くできる。

【００２９】この発明の、軌道衛星に設置した画像分光
器に使うための特別の実施例を、このシステムを使う方
法を例示する目的で、説明してきた。この発明のその他
の変形および修正の実施並びにその種々の観点が当業者
には明白であること、およびこの発明が説明した特別の
実施例に限定されないことを理解すべきである。従っ
て、ここに開示し請求した、基本的な内在する原理の真
の範囲および精神に入る、全ての修正、変形および均等
物をこの発明によって含める意図である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による画像分光器を有する衛星から走査
する地球の絵画的表現である。

【図２】（Ａ）は、画像分光器のカメラ前置光学系の、
器械の視野に平行な面による断面図である。（Ｂ）は、
画像分光器のカメラ前置光学系の、器械の視野に垂直な
面による断面図である。

【図３】本発明の小型画像分光器および結合装置の模式
図および光路である。

【図４】本発明の画像分光器用の代替設計の結合装置の
図である。

【符号の説明】

１２ 画像分光器 １４ 前置光学系 １６ 第１凸球面鏡 １８ 到来放射線 ２０ 第２凹球面鏡 ２２ 像面 ２４ 開口絞り ２６ 結合手段 ２８ 反射性スリット ２９ スペクトル分解システム ３０ 折返し鏡 ３２ 凹面鏡 ３４ 凸格子 ３６ スペクトル画像鏡 ３８ スペクトル像面 ４０ 結合手段 ４２ 平面像面 ４４ 光ファイバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウリ ジー．ハートマン アメリカ合衆国カリフォルニア州ハンチン トン ビーチ，ディープビュー ドライブ 8341 (72)発明者 ロバート イー．ハリング アメリカ合衆国カリフォルニア州アルタ ロマ，ジャスパー ストリート 5849 (72)発明者 ハーバート エイ．ローダー アメリカ合衆国カリフォルニア州ブレア, イースト デザート キャニオン ロード 626

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 広視野画像分光器であって、 複数の湾曲した同心の反射性素子（１６，２０）から成
   り、上記反射性素子に隣接する像面（２２）に湾曲した
   画像を形成する前置光学系（１４）と、 上記湾曲した画像を所定の波長の複数のスペクトル帯に
   分割するためのスペクトル分解システム（２９）と、 上記湾曲した画像を上記スペクトル分解システムに光学
   的に結合するための結合手段（２６，４０）とを有する
   画像分光器（１２）。
2. 【請求項２】 請求項１の画像分光器に於いて、上記前
   置光学系の反射性素子が同心の球面鏡（１６，２０）を
   有する画像分光器（１２）。
3. 【請求項３】 請求項１の画像分光器に於いて、上記前
   置光学系の反射性素子が第１凸球面鏡（１６）および第
   ２凹球面鏡（２０）を有し、上記第１球面鏡の曲率中心
   が上記第２球面鏡の曲率中心にある画像分光器（１
   ２）。
4. 【請求項４】 請求項１の画像分光器に於いて、上記前
   置光学系（１４）がｆ／３．５以下の焦点比を達成する
   画像分光器（１２）。
5. 【請求項５】 請求項１の画像分光器に於いて、上記結
   合手段（２６）が、更に、上記前置光学系（１４）の像
   面（２２）近くに位置する一つ以上の凹反射スリット
   （２８）を有する画像分光器（１２）。
6. 【請求項６】 請求項５の画像分光器に於いて、上記ス
   ペクトル分解システム（２９）が、更に、複数の小型分
   光器（２９）を有し、上記結合手段（２６）が、更に、
   上記反射スリット（２８）の一つによって反射された上
   記画像の一部を上記小型分光器の一つへ折返すための一
   つ以上の折返し鏡（３０）を有する画像分光器（１
   ２）。
7. 【請求項７】 請求項１の画像分光器に於いて、上記ス
   ペクトル分解システム（２９）が、更に、上記湾曲した
   画像をスペクトルに回折するための手段（３４）を有
   し、上記スペクトルを平面像面（３８）上に結像する画
   像分光器（１２）。
8. 【請求項８】 請求項７の画像分光器に於いて、上記ス
   ペクトル分解システム（２９）が、更に、凸格子（３
   ４）および湾曲した反射性素子（３２）を有する画像分
   光器。
9. 【請求項９】 請求項７の画像分光器に於いて、上記ス
   ペクトル分解システム（２９）が、更に、上記スペクト
   ルのスペクトル成分を検出するために、上記平面像面
   （３８）に位置する検出器アレーを有する画像分光器
   （１２）。
10. 【請求項１０】 広視野光学システムであって、 第１凸反射素子（１６）と、 上記第１反射素子と同心で、上記第１凸反射素子から反
    射された画像を受けるように位置し、それによって上記
    反射素子に隣接する像面（２２）に湾曲した画像を形成
    する第２凹反射素子（２０）とを有するシステム。
11. 【請求項１１】 請求項１の画像分光器に於いて、上記
    前置光学系（１４）が、更に、上記反射素子（１６，２
    ０）の曲率中心に開口絞り（２４）を有する画像分光器
    （１２）。
12. 【請求項１２】 請求項１０の広視野光学システムであ
    って、該システムが更に、上記像面（２２）で上記湾曲
    した画像を受け、上記画像を平面像面（４２）へ伝達す
    るための光ファイバ（４４）を有するシステム。
13. 【請求項１３】 請求項２または請求項３の画像分光器
    に於いて、上記スペクトル分解システム（２９）が、更
    に、上記湾曲した画像をスペクトルに回折するための手
    段（３２，３４，３６）を有し、上記スペクトルを平面
    像面（３８）上に結像する画像分光器（１２）。
14. 【請求項１４】 請求項１３の画像分光器に於いて、上
    記スペクトル分解システム（２９）が、更に、凸格子
    （３４）および湾曲した反射性素子（３２）を有する画
    像分光器（１２）。
15. 【請求項１５】 請求項１３の画像分光器に於いて、上
    記スペクトル分解システム（２９）が、更に、上記スペ
    クトルのスペクトル成分を検出するために、上記平面像
    面（３８）に位置する検出器アレーを有する画像分光器
    （１２）。
16. 【請求項１６】 広視野画像分光器であって、 到来する放射線（１８）を反射するための第１凸球面鏡
    （１６）と、 上記第１鏡から反射された放射線を受けるための第２凹
    球面鏡（２０）と、 上記第１鏡および上記第２鏡の両方の曲率中心に位置す
    る開口絞りで、上記第２鏡が上記第１鏡から反射された
    放射線を上記開口絞りを通して反射し、それによって像
    面（２２）に湾曲した画像を形成する絞り（２４）と、 一つ以上のスペクトル分解システム（２９）と、 各々上記湾曲した画像の少なくとも一部を上記スペクト
    ル分解システムの一つの光路へ反射する、一つ以上の凹
    球面反射性スリット（２８）とを有し、上記スペクトル
    分解システムの各々が、更に上記反射性スリットの一つ
    から反射された上記画像の一部を受け、平行にした放射
    線のビームを反射するための凹面鏡（３２）と、 上記ビームを回折し、その結果のスペクトル画像を反射
    する格子（３４）と、 上記格子によって反射されたスペクトル画像から２次元
    平面スペクトル画像を作るためのスペクトル画像鏡で、
    上記平面スペクトル画像が一つの軸に空間画像をそして
    他の軸にそのスペクトル成分を有するスペクトル画像鏡
    （３６）と、 感光性素子を有するスペクトル像面で、上記スペクトル
    画像鏡が上記２次元平面スペクトル画像を上記スペクト
    ル像面上に反射し、上記感光性素子が上記スペクトル画
    像に反応するスペクトル像面（３８）とを有する画像分
    光器（１２）。