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1、第13卷第6期光学精密工程Vol.13No.62005年12月OpticsandPrecisionEngineeringDec.2005文章编号1004-924X(2005)06-0650-08小型Offner光谱成像系统的设计郑玉权(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)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
2、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。关键词:光谱成像系统;超光谱;二级光谱;凸光栅;曲面棱镜中图分类号:TH744.1;TP73文献标识码:ADesignofcompactOffnerspectralimagingsystemZHENGYu-quan(StateKeyLaboratoryofAppliedOptics,ChangchunInstituteofOptics,FineMechanicsandPhy
3、sics,ChineseAcademyofScience,Changchun130033,China)Abstract:AcompactOffnerspectralimagingsystemusingdispersiveelementsindivergentbeamwasdesigned,andtheadvantagesanddisadvantagesoftheOffnerspectralimagingsystemwithconvexgratingandcurvedprismwereanalyzed.Comparedwithspectralimagings
4、ystemswithgratingorprism,Offnerspectralimagingsystemshavecharacteristicsofsmallvolume,lightweights,freespec-tralsmileandlittlekeystone.Thedesignresultsoftwokindsofspectralimagingsystems,andmeth-odtofiltersecondaryspectrumandhighpowerspectrumweregiven.Theresultsshowthatthesys-temca
5、nsatisfytheneedofhyperspectralimager,andcanbemountedonsmallorminisatellites.Keywords:spectralimagingsystem;hyperspectrum;secondaryspectrum;convexgrating;curvedprism[1]面具有广阔的应用前景。从Goetz提出超光谱1引言成像的概念至今,经过20多年的发展,世界各国[2]已研究开发了十几台航空超光谱成像仪,比较[3][4][5][6]超光谱成像仪是在遥感平台上以高空间分辨著名的有AVRIS、CAS
6、I、AIS、HYDICE、O-[7]率和高光谱分辨率获得地物超光谱图像的遥感仪ceanPHILLS等,1997年美国NASA发射了世器,在军事侦察及农、林、水、土、矿等资源调查方界上第一颗超光谱小卫星LEWIS,其上搭载了世收稿日期:2005-04-22;修订日期:2005-08-18.基金项目:应用光学国家重点实验室开放基金。第6期郑玉权:小型Offner光谱成像系统的设计651[8]界上首台航天超光谱成像仪HSI,随着军事和色狭缝像要长于蓝色狭缝像,使离轴视场点的不民用领域对超光谱图像需求的不断扩大,美欧等同波长的像点不在垂直于狭缝的一条直线上,而国已
7、将超光谱成像仪作为一个非常重要的遥感手是一条斜线,从而导致该点的不同波长的像点不段列入多个航天计划,先后有多台航天超光谱成在一列探测器像元上,为数据处理和后续应用带像仪发射升空,获得的图像数据已经在大气、陆来了一定的困难。地、海洋资源调查等方面得到广泛的应用。与传统准直光束中使用光栅或棱镜的光谱成随着小卫星及微小卫星技术的蓬勃发展,对像系统相比,Offner光谱成像系统完全解决了谱有效载荷小型化和轻量化的要求也越来越高。超线弯曲的问题,Offner凸光栅光谱成像系统的色光谱成像仪也面临同样的问题,实现小型化和轻畸变也能达到可以忽略的程度,但Offner曲面
8、棱量化以便适应多种平台的搭载。超光谱成像仪的镜光谱成像系统的色畸变
