狭缝式色散成像光谱仪原理
发布时间:2015/6/8 22:27:10 访问次数:2777
使用切换、可调滤光器的缺点是难以在同一时刻摄取所有波段的图像,解决方法AD42950之一是采用多组望远镜一滤光片;另一个更有效、更常用的方法是采用二向色性滤光片,这是一种兼有分束和滤光作用的器件,可将入射光分成两束(一束透射,一束反射),且这两束光具有互补的光谱成分。
该方法的缺点是像的单色纯度(即光谱分辨率)受限于滤光器带宽。一般来讲,随着视场增大和光能透过率要求的提高,光谱带宽变宽,可达到的光谱分辨率较低,常用于要求波段数不多的多光谱成像系统中,如气象、资源卫星上。
带有入射狭缝、以棱镜或光栅为分光器件的光谱仪已发展了多年,在科研、生产、医疗等领域得到了广泛应用。实践证明,对其改进使之符合航天遥感光谱成像的要求是可行的办法。原理如图6 -60所示,前置望远镜将地物成像在入射狭缝处,通过成像光谱仪的光学系统后,在谱面处得到狭缝上各点的光谱信息,若让前置光学系统形成的物像扫描通过入射狭缝,则能获得被测目标的二维光谱信息。形式上与传统摄谱仪相似,然而,传统摄谱仪只要求在垂直于入射狭缝方向上形成按波长分开的光谱线,但对于成像光谱仪,还要求在狭缝取向方向上也形成各点的像。
图6 -60狭缝式色散成像光谱仪原理图
除用棱镜或光栅分光外,也可用干涉仪分光,原理如图6 - 61所示。狭缝上一点经准直透镜后,以平行光进入干涉分束装置,分成错开的两波面相干光束,经柱面镜后,会聚成平行于柱面镜母线(戈轴)的焦线,即y方向上成像。与此同时,两柱面波干涉,形成光强沿z轴变化的图样。用线阵探测器记录干涉图样,并对其作傅里叶变换,即可得到狭缝上该点的光谱分布,采用二维阵列探测器检测,得到狭缝上各点的光谱分布,进一步让望远物镜所成的像扫过狭缝,则可获得地面目标上每一点光谱信息实现地物的光谱成像。
使用切换、可调滤光器的缺点是难以在同一时刻摄取所有波段的图像,解决方法AD42950之一是采用多组望远镜一滤光片;另一个更有效、更常用的方法是采用二向色性滤光片,这是一种兼有分束和滤光作用的器件,可将入射光分成两束(一束透射,一束反射),且这两束光具有互补的光谱成分。
该方法的缺点是像的单色纯度(即光谱分辨率)受限于滤光器带宽。一般来讲,随着视场增大和光能透过率要求的提高,光谱带宽变宽,可达到的光谱分辨率较低,常用于要求波段数不多的多光谱成像系统中,如气象、资源卫星上。
带有入射狭缝、以棱镜或光栅为分光器件的光谱仪已发展了多年,在科研、生产、医疗等领域得到了广泛应用。实践证明,对其改进使之符合航天遥感光谱成像的要求是可行的办法。原理如图6 -60所示,前置望远镜将地物成像在入射狭缝处,通过成像光谱仪的光学系统后,在谱面处得到狭缝上各点的光谱信息,若让前置光学系统形成的物像扫描通过入射狭缝,则能获得被测目标的二维光谱信息。形式上与传统摄谱仪相似,然而,传统摄谱仪只要求在垂直于入射狭缝方向上形成按波长分开的光谱线,但对于成像光谱仪,还要求在狭缝取向方向上也形成各点的像。
图6 -60狭缝式色散成像光谱仪原理图
除用棱镜或光栅分光外,也可用干涉仪分光,原理如图6 - 61所示。狭缝上一点经准直透镜后,以平行光进入干涉分束装置,分成错开的两波面相干光束,经柱面镜后,会聚成平行于柱面镜母线(戈轴)的焦线,即y方向上成像。与此同时,两柱面波干涉,形成光强沿z轴变化的图样。用线阵探测器记录干涉图样,并对其作傅里叶变换,即可得到狭缝上该点的光谱分布,采用二维阵列探测器检测,得到狭缝上各点的光谱分布,进一步让望远物镜所成的像扫过狭缝,则可获得地面目标上每一点光谱信息实现地物的光谱成像。
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