基于微透镜阵列的积分视场成像光谱仪前置成像系统分析与设计

摘要

作为对天文光谱进行观测的仪器,成像光谱仪有着十分重要的作用.由于传统的狭缝型成像光谱仪的狭缝限制,对面源天体的观测需多次扫面,才能获得完整的面源三维数据立方体(x,y;λ),这样将会浪费大量的观测时间.为了实现目标物体三维数据立方体的快速扫描,提出了一种基于微透镜阵列的无狭缝、静态化、快速高效的可见光到近红外波段积分视场成像光谱仪结构,并对其基本工作原理进行分析.为了扩展微透镜阵列积分视场成像光谱仪在医学、农业、物探等其他领域的应用潜能,该研究的光谱波段选择可见光到近红外波段.根据视场积分的工作原理,分析和设计了像方远心结构的离轴三反前置成像系统.系统采用视场离轴方式,波段范围400～900 nm,相对口径F/5,主镜、次镜和三镜皆为二次非球面,二次非球面系数分别为:-7.05,-0.92和-1.61.为减小系统体积,在离轴三反系统的焦平面附近放置反射镜.系统在奈奎斯特空间频率60 lp·m m-1处,调制传递函数大于0.75,成像质量接近衍射极限,满足系统要求.