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紧凑型图像复分光谱成像系统光学设计及优化
  • ISSN号:1004-4213
  • 期刊名称:《光子学报》
  • 时间:0
  • 分类:O433.1[机械工程—光学工程;理学—光学;理学—物理] TH741[机械工程—光学工程;机械工程—仪器科学与技术;机械工程—精密仪器及机械]
  • 作者机构:[1]中国科学院光电研究院中国科学院计算光学成像技术重点实验室,北京100094, [2]中国科学院大学,北京100049
  • 相关基金:国家自然科学基金(Nos.61405203,61405204); 国家杰出青年科学基金(No.61225024)资助
中文摘要:

从图像复分光谱成像系统的图谱输出理论模型出发,对已有16波段系统进行改进,研究了大相对孔径和结构紧凑型系统.模拟实现了16波段成像的整体设计与优化,对棱镜分光易造成图谱图像区域混叠问题进行了分析.采用光谱成像系统匹配结构形式,利用Zemax-EE的多重结构特性,设计了视场为±1.25°,相对孔径达到1∶3,系统结构尺寸约为220mm的图像复分光谱成像仪系统,且各个波长光学传递函数值均大于0.75.与已有等同空间分辨率的16波段图像复分光谱成像系统比较,所设计系统结构紧凑、衍射极限和通光能力明显改善、光谱质量大幅提高,可满足小型化需求.该研究为新型快照式光谱成像技术的理论研究和图像复分光谱成像仪的光学系统设计提供了依据.

英文摘要:

From the output atlas theoretical model of the image replicating imaging system, to improve the existing 16-band system and focused on the design of large relative-aperture and compact system, the design and optimization of 16-band spectral imaging system were performed with Zemax-EE software. This work focused on the analysis of the problem of the image aliasing resulted from the birefringence of the prisms. By matching the spectral imaging system and using the Zemax muti-configuration, the imaging quality of the system was simulated. The viewing field angle is ±1.25°, the relative-aperture is 1:3 and the size of the system is about 220 mm (z). The modulation transfer function of every viewing field of every wavelength is more than 0.75 under the Complementary Metal Oxide Semiconductors (CMOS) Nyquist frequency situation. Compared with the existing equivalent spatial resolution of 16-band image replicating imaging spectrometer, this design is more compact which meets the requirement of miniaturization. The diffraction limit and light quantity are improved, so the imaging quality is significantly improved. The research provides a new design basis for the theoretical study of new type of snapshot imaging technology and for the design of the image replicating imaging spectrometer.

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期刊信息
  • 《光子学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国光学学会 西安光机所
  • 主编:侯洵
  • 地址:西安市高新区新型工业园信息大道17号47分箱
  • 邮编:710119
  • 邮箱:photo@opt.cn
  • 电话:029-88887564
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-4213
  • 国内统一刊号:ISSN:61-1235/O4
  • 邮发代号:52-105
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊,曾获中国光学学会先进期刊奖,中国科学院优秀期刊三等奖,陕西省国防期刊一等奖等
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:20700