方形孔径棱镜式成像光谱仪光学设计_吴从均

一种光栅型成像光谱仪光学系统设计韩军;李殉;吴玲玲;路绍军;于洵;占春连【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2012(33)2【摘要】成像光谱仪是一种“图谱合一”的光学遥感仪器.从光栅型成像光谱仪的使用要求出发,利用Zemax软件设计了一种光栅型成像光谱仪光学系统.其中,前置望远物镜采用反射式结构,传统的卡塞格林结构在主次镜均采用非球面时校正像差的能力依然有限,设计时采用改进后的卡塞格林结构对像差进行校正,最终设计的望远镜头传函在50 lp/mm处达到0.5,场曲控制在0.078以内,且不存在畸变.针对光谱成像系统通常采用的基于平面光栅的CzernyTurner结构由于像差校正能力有限、成像质量较差不能满足仪器的使用要求.采用基于凸面光栅的光谱成像系统,该系统结构紧凑、可实现宽波段内像差的同时校正.最终设计的光谱成像系统光谱分辨率＜5 nm,MTF在50 lp/mm时升至0.75.将前置望远物镜与光谱成像系统根据匹配原则进行组合优化后光栅型成像光谱仪系统点列图RMS半径随波长的变化均小于0.2,波长的80％的能量集中在Φ6 μm范围内,波长各视场在特征频率50 lp/mm处的光学传递函数均大于0.5.整个光学系统具有结构简单、像差校正能力强、结构尺寸较小的优点.%Imaging spectrometer is a kind of optical remote sensing instruments which combining image with spectrum. Grating-based imaging spectrometer has a wide range of applications because of concise principle, stable performance, and nature of the technology. This article designs a kind of grating-based imaging spectrometer optical system using ZEMAX. The fore optic adopts reflection structure, aiming at theissue that the traditional Cassegrain structure has limited ability of aberration correction and makes system processing complex when both the primary and secondary mirror all use aspheric surface, this design adopts the improved Cassegrain structure for aberration correction. The transfer function of final fore optic is 0. 5 at 50 lp/mm, the field curvature is less than 0. 078 and there is no distortion . The Czerny-Turner structure based on plane grating that the spectral imaging system usually adopts has low spectral resolution, and the image quality is so bad as not to meet the requirement of the instrument. So the spectral imaging system based on convex grating is used, it has compact structure, strong ability to correct aberrations and high spectral resolution. The final spectral resolution is less than 5 nm, MTF is 0. 75 at 50 lp/mm. According to the principle of matching, the grating-based imaging spectrometer is achieved by combinatorial optimization of the fore opticand spectral imaging system. The RMS radius of spot diagram of the spectrometer is always less than 0. 2 with the change of wavelength, 80% of the wavelength energy concentrates in Φ6 μm and the MTF is greater than 0. 5 at 50 lp/mm over the whole FOV. The entire optical system is characterized by simple structure . Good capability of aberration correction and small size.【总页数】7页(P233-239)【作者】韩军;李殉;吴玲玲;路绍军;于洵;占春连【作者单位】西安工业大学光电工程学院,陕西西安710032;西安工业大学光电工程学院,陕西西安710032;西安工业大学光电工程学院,陕西西安710032;西安工业大学光电工程学院,陕西西安710032;西安工业大学光电工程学院,陕西西安710032;西安应用光学研究所,陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】TN253;TH74【相关文献】1.光栅色散型成像光谱仪的在轨光谱定标方法研究 [J], 王宏博;黄小仙;房陈岩;张腾飞;危峻2.光栅色散型成像光谱仪室内外光谱定标中心波长偏移研究 [J], 王明志;晏磊;杨彬;勾志阳3.短波红外棱镜-光栅-棱镜成像光谱仪光学系统设计 [J], 袁立银;何志平;舒嵘;王建宇4.光栅型成像光谱仪杂散光校正技术研究 [J], 尚杨;韩军5.一种凸面光栅Offner结构成像光谱仪的设计方法 [J], 黄元申;陈南曙;张大伟;倪争技;庄松林因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

棱镜-光栅-棱镜光谱成像系统的光学设计
朱善兵;季轶群;宫广彪;张蕊蕊;沈为民;唐敏学
【期刊名称】《光子学报》
【年(卷),期】2009()9
【摘要】设计了一种基于棱镜-光栅-棱镜(Prism-Grating-Prism,PGP)分光器件的新型成像光谱仪.论述了此成像光谱仪的工作原理和结构形式,包括PGP、准直物镜和成像物镜的设计要求.PGP元件中采用体积相位全息透射光栅,可以获得高的衍射效率,并且能与棱镜较好地胶合.给出了此成像光谱仪的设计结果,其光谱范围为400～800 nm,像元光谱分辨率约1.6 nm,系统长度为85 mm.
【总页数】4页(P2270-2273)
【关键词】棱镜-光栅-棱镜;成像光谱仪;体全息相位光栅;光学设计
【作者】朱善兵;季轶群;宫广彪;张蕊蕊;沈为民;唐敏学
【作者单位】苏州大学现代光学技术研究所;苏州大学江苏省现代光学技术重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】O439
【相关文献】
1.基于离轴两反利特罗结构的棱镜高光谱成像系统的光学设计 [J], 杨晋;崔继承;巴音贺希格;齐向东;唐玉国;姚雪峰
2.棱镜-光栅-棱镜型光谱成像系统光学设计 [J], 吴从均;颜昌翔
3.消像散的自由曲面棱镜光谱仪光学系统设计 [J], 张佳伦;郑玉权;蔺超;纪振华
4.短波红外棱镜-光栅-棱镜成像光谱仪光学系统设计 [J], 袁立银;何志平;舒嵘;王建宇
5.棱镜分光光谱仪的光学系统设计与光谱特性计算 [J], 王欣;丁学专;杨波;刘银年;王建宇
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西安邮电大学毕业设计（论文）题目：棱镜成像光谱仪色散特性的分析与模拟学院：电子工程学院系部：专业：班级：学生姓名：导师姓名：郝爱花职称：副教授起止时间：2015年3月16日——2015年6月21日毕业设计（论文）诚信声明书本人声明：本人所提交的毕业论文《棱镜成像光谱仪色散特性的分析与模拟》是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果，论文中所引用他人的文献、数据、图件、资料均已明确标注；对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。

本人完全清楚本声明的法律后果，申请学位论文和资料若有不实之处，本人愿承担相应的法律责任。

论文作者签名：时间：年月日（填写打印当天的日期）指导教师签名：时间：年月日西安邮电大学本科毕业设计(论文)选题审批表申报人郝爱花职称副教授学院电子工程学院题目名称棱镜成像光谱仪色散特性的分析与模拟题目来源科研√教学其它题目类型硬件设计软件设计√论文艺术作品题目性质实际应用理论研究题目简述（为什么申报该课题）棱镜色散型成像光谱仪是一种基本的光谱仪类型，通过棱镜色散型光谱仪的研究可以使学生掌握基本的成像光谱仪设计原理和方法，本课题要求学生分析棱镜分光的色散特性，并给出基本的曲线弯曲模拟。

对学生知识与能力要求具有独立进行资料调研和科研实践的能力。

预期目标（本题目应完成的工作，题目预期目标和成果形式）能够建立棱镜分光的数学模型，对谱线弯曲给出具体分析。

时间进度第一周，通过假期调研，明确基本任务和解决思路，提交开题报告；第二周至第五周，建立棱镜分光的基本数学模型；第六周至第八周，给出谱线弯曲的数学推导和曲线模拟；第九周至第十二周，继续资料调研，撰写论文，完善结果。

系（教研室）主任签字2014年 12 月25 日主管院长签字年月日西安邮电大学本科毕业设计（论文）开题报告学号姓名导师郝爱花题目棱镜成像光谱仪色散特性的分析与模拟选题目的（为什么选该课题）光谱仪器是光电仪器的重要组成部分，对物质的结构和成份等进行测量、分析和处理的基本设备，具有分析精度高、测量范围大，速度快等优点。

小型Offner光谱成像系统的设计
郑玉权
【期刊名称】《光学精密工程》
【年(卷),期】2005(013)006
【摘要】研究了在发散光束中使用色散元件的小型Offner光谱成像系统,分析了Offner凸光栅光谱成像系统和Offner曲面棱镜光谱成像系统的优缺点,与传统准直光束中使用光栅或棱镜的方法相比,Offner光谱成像系统具有体积小、质量轻、无谱线弯曲、色畸变小的特点.给出了两种系统的设计结果,并研究了滤除二级和高级次光谱的方法,给出了与Offner光谱成像系统匹配的不同形式的像方远心前置光学系统,可满足微小卫星超光谱成像仪的要求.
【总页数】8页(P650-657)
【作者】郑玉权
【作者单位】中国科学院,长春光学精密机械与物理研究所,应用光学国家重点实验室,吉林,长春,130033
【正文语种】中文
【中图分类】TH744.1;TP73
【相关文献】
1.插入Féry棱镜的小型Offner超光谱成像系统的设计 [J], 程欣;洪永丰;张葆;薛庆生
2.小型Offner色散型高光谱成像系统设计 [J], 李霂;周学鹏
3.小型Offner凸光栅光谱成像系统的结构设计及分析 [J], 刘伟
4.Offner型高光谱成像系统的设计 [J], 柏财勋;刘勤;孟鑫;于帅;李建欣;朱日宏
5.Offner型高光谱成像系统的设计 [J], 柏财勋;刘勤;孟鑫;于帅;李建欣;朱日宏;因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

小型宽光谱低分辨率光谱仪器光学设计吴从均;颜昌翔【期刊名称】《光电工程》【年(卷),期】2011(038)010【摘要】Diffraction grating is the core part of spectrum instruments. To get a good performance of the instruments, different structure should be designed with different type of the grating. A spectrograph, which works in the spectrum range from 340 nm to 800 nm, was designed, whose the resolution is higher than 15nm, and the dispersion size is 28.71 mm on the focal plane. According to comparison of structure of the common spectrographs, the flat field holographic concave grating structure with many advantages was chosen. The long pass filter was used to constrain the secondary spectrum, and the optical source was also considered. As a result, the resolution of the whole system is better than 10 nm, and the size is only 190 mm× 15 mm×60 mm. The flat concave-grating can be got from the market, which greatly decreases the cost of the product. Besides, only a grating can act as the spectrometer system, which can make the system easily assembly and very convenient for mass production.%光栅作为小型光谱仪器分光系统的核心,采用不同种类的光栅制作分光仪器时其结构形式也不尽相同.文中为设计一个工作波段在340-800 nm,分辨率优于15nm,谱面长度28.71 mm的比色仪光学系统,通过对比常见光谱仪结构的优缺点,选择平场凹面光栅作为最终的结构形式,采用长波通滤光片实现对二级光谱重叠的消除,并对比色仪光源系统进行设计,平场凹面光栅光学系统分辨率优于10nm,全系统大小约为190 mm×15 mm×60 mm的光学装置,平场凹面光栅采用市场现有的光栅.不仅满足设计要求,而且元件较少,有利于装调和批量化生产.【总页数】7页(P134-139,145)【作者】吴从均;颜昌翔【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所空间光学部,长春130033;中国科学院研究生院,北京100049;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所空间光学部,长春130033;中国科学院研究生院,北京100049【正文语种】中文【中图分类】O433【相关文献】1.宽光谱大视场航空相机模拟器光学系统设计 [J], 吴迪;李丽娟;沈继伟2.宽光谱超高速八分幅相机的光学系统设计 [J], 谢洪波;徐萌萌;龚艳霞;方春伦;江敏;孟庆斌3.紫外宽光谱大相对孔径光学系统设计 [J], 叶井飞;朱润徽;马梦聪;丁天宇;宋真真;曹兆楼4.共口径宽光谱复眼光学系统设计 [J], 陈阳;高明;胡雪蕾;张玺斌;焦旸5.透射式内调焦宽光谱光学系统的设计与分析 [J], 刘智颖;李曙琦;黄蕴涵;付跃刚因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

棱镜-光栅-棱镜型光谱成像系统光学设计吴从均;颜昌翔【摘要】为实现成像光谱仪系统的直视性和小型化特点,设计一种棱镜-光栅-棱镜(PGP)结合式元件,作为分光系统的成像光谱仪光学系统装置.系统主要包括PGP分光原件、准直系统、成像系统和接收系统.光栅采用体全息相位光栅,可以获得很高的衍射效率,准直和成像镜采用对称式结构,可以有效地消垂轴像差.根据实际指标探测器像元尺寸为20 μm×20μm,像元数为512×512,采用双像元合并方法,光谱通道数为148个,狭缝大小为10.2 mm×10.2 mm,波段在400 nm～800 nm,物方数值孔径为0.15.分析了PGP光谱成像系统的原理、特点,对参数关系和体全息相位型光栅的衍射效率进行了详细的讨论.分析结果表明:PGP元件在整个光谱范围内理论衍射效率大于0.6,采用ZEMAX软件进行优化设计,得到系统的平均光谱分辨率优于3nm,在截止频率处平均传递数大于0.7,系统总长90 mm.%In order to make the imaging spectrometer compact and to be directly viewed , an optical system incoporating prism-grating-prism(PGP) component was designed. The system includes PGP device, collimating lens, imaging lens and receiving device. The system uses volume hologram bragg diffraction grating(VHDG) instead of ordinary ruled grating, which have high diffraction efficiency. Symmetric structure that can eliminate lateral abberations automatically is applied to this system. The requirements of design specification are given, which include 512×512 pixels CCD with pixel size of 20 μm×20 μm, 148 spectrum channels,slit size of 10 mm×0. 02 mm,object NA of 0. 15, and operation wavelength ranging from 400 nm to 800 nm. System concept and features, diffraction efficiency, paramentsrelationship are discussed. According to analysis, diffraction efficiency is higher than 0. 6 in the whole spectrum range. Using ZEMAX optical optimization software, the MTF of the sysytem is better than 0. 7 at the Nyquist frequency, the spectural resolution is better than 3 nm, and the length of the sysytem is 90 mm.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2012(033)001【总页数】7页(P37-43)【关键词】PGP;体全息相位光栅;成像光谱仪;衍射效率;光学设计【作者】吴从均;颜昌翔【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所空间光学部,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所空间光学部,吉林长春130033;中国科学院研究生院,北京100039【正文语种】中文【中图分类】O433;TH703引言成像光谱仪可以同时获得二维空间信息和一维光谱信息，在地质分析、矿产勘探、地面测绘、军事监测、医疗器械、自然灾害预警等诸多方面有着重要的应用。

第３４卷　第９期光　学　学　报Ｖｏｌ．３４，Ｎｏ．９２０１４年９月ＡＣＴＡ　ＯＰＴＩＣＡ　ＳＩＮＩＣＡ　Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ，２０１４消谱线弯曲棱镜－光栅型成像光谱仪设计陈洪福１，２　巩　岩１　骆　聪１，２　彭建涛１，２１中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室，吉林长春１３００３３２中国科学院大学，北京（）１０００４９摘要　针对平面光栅和棱镜成像光谱仪难以校正谱线弯曲的问题，提出了利用棱镜－光栅（Ｐ－Ｇ）组合分光元件并结合系统物镜畸变校正谱线弯曲的方法。

分别计算了棱镜和光栅产生的谱线弯曲以及Ｐ－Ｇ组合元件产生的光谱弯曲，分析了棱镜和光栅的谱线弯曲特性，并基于此设计了Ｐ－Ｇ组合分光元件和消谱线弯曲成像光谱仪结构。

通过优化设计得到光学系统的光谱分辨率高于２ｎｍ，点列图均方根（ＲＭＳ）半径小于８μｍ，系统谱线弯曲和光谱弯曲小于２μｍ。

证明了Ｐ－Ｇ组合元件结合系统物镜畸变可补偿校正整个工作波段的谱线弯曲和光谱弯曲。

最后的设计结果表明，基于Ｐ－Ｇ分光元件的成像光谱仪系统在满足像质要求的前提下，谱线弯曲小于１／４像元尺寸，满足使用要求。

关键词　光学设计；成像光谱仪；棱镜－光栅；谱线弯曲；体全息相位光栅中图分类号　Ｏ４３３ 文献标识码　Ａ ｄｏｉ：１０．３７８８／ＡＯＳ２０１４３４．０９２２００４Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｐｒｉｓｍ－Ｇｒａｔｉｎｇ　Ｉｍａｇｉｎｇ　Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ　ｗｉｔｈＥｌｉｍｉｎａｔｉｎｇ　Ｓｐｅｃｔｒａｌ　Ｌｉｎｅ　ＣｕｒｖａｔｕｒｅＣｈｅｎ　Ｈｏｎｇｆｕ１，２　Ｇｏｎｇ　Ｙａｎ１　Ｌｕｏ　Ｃｏｎｇ１，２　Ｐｅｎｇ　Ｊｉａｎｔａｏ１，２１　Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｏｐｔｉｃｓ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｏｐｔｉｃｓ，Ｆｉｎｅ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ，Ｊｉｌｉｎ１３００３３，Ｃｈｉｎａ２　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００４９烄烆烌烎ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ　Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｅｌｉｍｉｎａｔｅ　ｓｐｅｃｔｒａｌ　ｌｉｎｅ　ｃｕｒｖａｔｕｒｅ　ｏｆ　ｐｌａｎｅ　ｇｒａｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｐｒｉｓｍ　ｉｍａｇｉｎｇ　ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ，ａ　ｎｏｖｅｌａｐｐｒｏａｃｈ　ｂｙ　ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｐｒｉｓｍ－ｇｒａｔｉｎｇ（Ｐ－Ｇ）ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｌｅｎｓ′ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ　ｉｓ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅ　ｓｐｅｃｔｒａｌ　ｌｉｎｅｃｕｒｖａｔｕｒｅｓ　ｏｆ　ｐｒｉｓｍ　ａｎｄ　ｇｒａｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｓｐｅｃｔｒａｌ　ｃｕｒｖａｔｕｒｅ　ｏｆ　ｃｏｍｐｏｕｎｄ　Ｐ－Ｇ　ｄｅｖｉｃｅ　ａｒｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒ　ｏｆ　ｓｐｅｃｔｒａｌ　ｌｉｎｅ　ｃｕｒｖａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｓｐｅｃｔｒａｌ　ｃｕｒｖａｔｕｒｅ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ，ｔｈｅｎ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｏｕｎｄ　Ｐ－Ｇ　ｄｅｖｉｃｅ　ａｎｄ　ｉｍａｇｉｎｇｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ　ｗｉｔｈ　ｅｌｉｍｉｎａｔｉｎｇ　ｓｐｅｃｔｒａｌ　ｌｉｎｅ　ｃｕｒｖａｔｕｒｅ　ａｒｅ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｈａｓ　ａ　ｓｐｅｃｔｒａｌｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｂｅｔｔｅｒ　ｔｈａｎ　２　ｎｍ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｏｏｔ　ｍｅａｎ　ｓｑｕａｒｅ（ＲＭＳ）ｓｐｏｔ　ｒａｄｉｕｓ　ｉｓ　ｌｅｓｓ　ｔｈａｎ　８μｍ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｂｏｔｈ　ｔｈｅｓｐｅｃｔｒａｌ　ｌｉｎｅ　ｃｕｒｖａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｓｐｅｃｔｒａｌ　ｃｕｒｖａｔｕｒｅ　ｏｆ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｒｅ　ｌｅｓｓ　ｔｈａｎ　２μｍ．Ｉｔ　ｉｓ　ｐｒｏｖｅｓ　ｔｈａｔ　ｃｏｍｐｏｕｎｄ　Ｐ－Ｇ　ｄｅｖｉｃｅ′ｓｓｐｅｃｔｒａｌ　ｌｉｎｅ　ｃｕｒｖａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｓｐｅｃｔｒａｌ　ｃｕｒｖａｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｕｌｌ－ｗｉｄｅ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　ｃａｎ　ｂｅ　ｅｌｉｍｉｎａｔｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｌｅｎｓ′ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ．Ｉｔ　ｉｓ　ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｉｍａｇｉｎｇ　ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ　ｗｉｔｈ　Ｐ－Ｇ　ｄｉｓｐｅｒｓｉｎｇ　ｄｅｖｉｃｅ　ｓｈｏｗｓ　ａ　ｓｐｅｃｔｒａｌｌｉｎｅ　ｃｕｒｖａｔｕｒｅ　ｌｅｓｓ　ｔｈａｎ　１／４　ｐｉｘｅｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｅｔｅｃｔｏｒ，ｗｈｉｃｈ　ｍｅｅｔｓ　ｔｈｅ　ｕｓｅ　ｒｅｑｕｅｓｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｒｅｍｉｓｅ　ｏｆ　ｉｍａｇｉｎｇ　ｑｕａｌｉｔｙ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｄｅｓｉｇｎ；ｉｍａｇｉｎｇ　ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ；ｐｒｉｓｍ－ｇｒａｔｉｎｇ；ｓｐｅｃｔｒａｌ　ｌｉｎｅ　ｃｕｒｖａｔｕｒｅ；ｖｏｌｕｍｅ　ｐｈａｓｅ　ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｇｒａｔｉｎｇＯＣＩＳ　ｃｏｄｅｓ　２２０．４８３０；２２０．１０００；３００．６１９０ 收稿日期：２０１４－０３－２６；收到修改稿日期：２０１４－０５－０４基金项目：中国与俄罗斯国家科技合作资助项目（２０１１ＤＦＲ１００１０）、国家杰出青年科学基金（４１１０４１２２）作者简介：陈洪福（１９８９—），男，硕士研究生，主要从事光学设计和成像光谱技术方面的研究。

专利名称：棱镜－光栅－棱镜光谱成像系统专利类型：发明专利
发明人：沈为民,朱善兵
申请号：CN200810156858.1
申请日：20080928
公开号：CN101377569A
公开日：
20090304
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种棱镜－光栅－棱镜光谱成像系统，集成像与分光技术于一体，具有直视性。

它主要由准直物镜、棱镜光栅棱镜(PGP)分光元件和成像物镜三大部分组成，PGP分光元件的棱镜呈轴对称分布，光线在光栅上的入射角和衍射角满足光栅的布拉格条件；准直物镜和成像物镜为相同的四片玻璃的系统结构，且物、像方均满足远心光路，接收器表面照度均匀。

不仅有较高的光能透过率，并且成像质量好。

系统具有直视性、体积小、便于携带、光谱分辨率高和加工装调容易的特点；所有的镜片或棱镜均采用国产普通玻璃制成，大大降低了批量生产的成本，可用于生物医学领域的光谱相机，也可制成笔式的看谱镜等民用的超光谱成像系统。

申请人：苏州大学
地址：215123 江苏省苏州市工业园区仁爱路199号
国籍：CN
代理机构：苏州创元专利商标事务所有限公司
代理人：陶海锋
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基于Offner结构分视场成像光谱仪光学设计吴从均;颜昌翔;刘伟;代虎【摘要】To satisfy imaging spectrometers's miniaturization,lightweight and large field requirements in space application,the current optical design of imaging spectrometer with Offner structure was analyzed,and an simple method to design imaging spectrometer with concave grating based on current ways was ing the method offered,the sub-field imaging spectrometer with 400 km altitude,0.4～1.0 μm wavelength range,5 F-number of 720 mm focal length and 4.3°total field wa s designed.Optical fiber was used to transfer the image in telescope's focal plane to three slits arranged in the same plane so as to achieve subfield.The CCD detector with 1 024× 1 024 and 18 μm× 18μm was used to receive the image of the three slits after ing ZEMAX software optimization and tolerance analysis,the system can satisfy 5 nm spectrum resolution and 5 m field resolution,and the MTF is over 0.62 with 28 lp · mm-1.The field of the system is almost 3 times that of similar instruments used in space probe.%为满足航天应用中仪器小型和轻量化、大视场的观测要求,通过分析现有Offner成像光谱仪,给出了一种简单的采用凸面光栅设计成像光谱仪的方法.并据此方法设计了一应用于400 km高度,波段范围为0.4～1 μm,焦距为720 mm,F数为5,全视场大小为4.3°的分视场成像光谱仪系统.分视场采用光纤将望远系统的细长像面连接到光谱仪的三个不同狭缝而实现.三狭缝光谱面共用一个像元数为1 024×1 024,像元大小18μm×18μm的CCD探测器.通过ZEMAX软件优化和公差分析后,系统在28 lp·mm-1处MTF优于0.62,光谱分辨率优于5nm,地面分辨率小于10 m,能很好的满足大视场应用要求,该光学系统刈幅宽度相当于国内已研制成功的同类最好仪器的三倍.【期刊名称】《光谱学与光谱分析》【年(卷),期】2013(033)008【总页数】5页(P2272-2276)【关键词】Offner;成像光谱仪;分视场;光学设计【作者】吴从均;颜昌翔;刘伟;代虎【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所空间光学一部,吉林长春130033 ;中国科学院大学,北京100049;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所空间光学一部,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所空间光学一部,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所空间光学一部,吉林长春130033 ;中国科学院大学,北京100049【正文语种】中文【中图分类】O433引言星载超光谱成像仪按地面像元分辨率分为中分辨率和高分辨率，中分辨率超光谱成像仪地面分辨率为数百米至数千米量级，高分辨率超光谱成像仪为数十米量级［1］。