一种紧凑型双通道光谱成像光学系统

本申请涉及光学成像，特别涉及一种紧凑型双通道光谱成像光学系统。

背景技术：

1、光谱成像技术结合了成像技术与光谱技术，既能获取2d空间信息又能获取1d光谱信息，基于这种3d光谱数据立方体，能够检测、识别出各种传统成像技术难以探测识别的目标，此技术已经在大气、海洋和陆地观测以及实验室分析中得到广泛的应用。

2、按照分光方式分类，主要分为色散、干涉、滤光片型三大类，色散型成像光谱仪采用棱镜，光栅或者二者结合的形式对来自目标的光线根据波段进行分光，然后通过成像系统聚焦于探测器系统上；干涉型成像光谱仪一般利用干涉技术获得目标的干涉图像，从而利用傅里叶变换技术对图像进行处理得到目标的光谱信息；滤光片型成像光谱技术则是通过在系统探测器前添加不同透射波段的滤光片从而获得特定波段的光谱信息，滤光片型成像光谱系统结构相对简单。

3、目前，国内外的成像光谱仪多数采用单通道结构，一台光谱仪只能对一个波段通道进行色散和探测，对于多个通道的探测需求，需要使用多台光谱仪来完成，导致仪器整体的光机结构较大。因此，为实现小型化需求并能同时对多谱段进行实时成像，通常使用分光棱镜加滤光片的形式，或者二项色镜的应用，实现双通道共光路设计。

4、多通道光谱分光传统通常采用分光棱镜加滤光片的形式，然而在进行分光的同时，能量也会等比例分离，进而光线到达探测器的能量也会减小，降低了系统信噪比，使得光学系统的性能与准确性下降。为了降低能量衰减的影响，有些多通道光谱成像系统会采用二向色镜这一分光元件，实现传统分光棱镜与滤光片结合所能达到的光谱分光方式，各谱段光路径经二项色镜分光仍具有高透过率，从而保证了探测器接收更多能量。

5、但上述实现方法，无论是分光棱镜加滤光片的形式，还是二项色镜的形式，分光后的各光谱通道都需要独立一套光谱分光系统，从而增大的整个光学系统的体积与重量，加大了光学系统的生产成本。

技术实现思路

1、鉴于此，有必要针对当前的多通道光谱分光传统存在结构复杂且体积较大的问题提供一种结构紧凑且体积较小的紧凑型双通道光谱成像光学系统。

2、为解决上述问题，本申请采用下述技术方案：

3、本申请目的之一，提供了一种紧凑型双通道光谱成像光学系统，包括：望远镜组(1)、狭缝(2)、准直镜组(3)、光栅(4)、第一成像镜组(5)、第一探测器(6)、第二探测器(7)及第二成像镜组(8)，其中：所述光栅(4)的表面镀膜，所述膜为双色分光膜，所述双色分光膜按照波长区域把光束分成两个部分；

4、探测目标表面光线经过所述望远镜组(1)将物方景像成像到所述狭缝(2)处，来自入射所述狭缝(2)的光束经所述准直物镜(3)变为平行光，所述平行光(3)入射到所述光栅(4)上，以实现两个波段的分光，其中，一部分光束经所述光栅(4)透射后以不同波长不同角度入射到所述第一成像镜组(5)，并经所述第一成像镜组(5)将不同波段的光束成像到所述第一探测器(6)上，另一部分光束经所述光栅(4)反射后光束入射到所述第二成像镜组(8)，并经所述第二成像镜组(8)成像到所述第二探测器(7)上。

5、在其中一些实施例中，所述狭缝(2)位于所述镜组(3)的物方焦面上。

6、本申请采用上述技术方案，其有益效果如下：

7、本申请提供的紧凑型双通道光谱成像光学系统，包括：望远镜组(1)、狭缝(2)、准直镜组(3)、光栅(4)、第一成像镜组(5)、第一探测器(6)、第二探测器(7)及第二成像镜组(8)，所述光栅(4)的表面镀膜，由于在光栅表面进行镀膜处理，将来自目标光线分为两个波段，又对两个通道的光谱色散，在不引入更多光学元件的条件下，实现了双通道的光谱成像的功能。降低了生产成本，保证系统的体积，实现了系统的紧凑化、小型化设计。

技术特征：

1.一种紧凑型双通道光谱成像光学系统，其特征在于，包括：望远镜组(1)、狭缝(2)、准直镜组(3)、光栅(4)、第一成像镜组(5)、第一探测器(6)、第二探测器(7)及第二成像镜组(8)，其中：所述光栅(4)的表面镀膜，所述膜为双色分光膜，所述双色分光膜按照波长区域把光束分成两个部分，

2.如权利要求1所述的紧凑型双通道光谱成像光学系统，其特征在于，所述狭缝(2)位于所述镜组(3)的物方焦面上。

技术总结
本申请提供的紧凑型双通道光谱成像光学系统，包括：望远镜组(1)、狭缝(2)、准直镜组(3)、光栅(4)、第一成像镜组(5)、第一探测器(6)、第二探测器(7)及第二成像镜组(8)，所述光栅(4)的表面镀膜，由于在光栅表面进行镀膜处理，将来自目标光线分为两个波段，又对两个通道的光谱色散，在不引入更多光学元件的条件下，实现了双通道的光谱成像的功能。降低了生产成本，保证系统的体积，实现了系统的紧凑化、小型化设计。

技术研发人员：张子辉,林冠宇,李博,杨小虎,李占峰,吴文硕
受保护的技术使用者：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/11/21