靜態(tài)固定反射鏡干涉儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種靜態(tài)固定反射鏡干涉儀，干涉儀包括分束鏡(2)、第一反射鏡(3)、第二反射鏡(4)、柱面鏡(5)和CCD(6)，所述第一反射鏡(3)和第二反射鏡(4)的鏡面法線方向相互垂直，所述分束鏡(2)設(shè)置在第一反射鏡(3)和第二反射鏡(4)的鏡面法線的交叉點(diǎn)上，所述柱面鏡(5)和CCD(6)分別設(shè)置在第一反射鏡(3)和分束鏡(2)連線的下方。本發(fā)明提供的靜態(tài)固定反射鏡干涉儀，對(duì)傳統(tǒng)的邁克爾遜干涉儀進(jìn)行了改進(jìn)，在結(jié)構(gòu)上更加簡(jiǎn)潔，結(jié)合算法可以更加快速準(zhǔn)確地獲得干涉條紋仲的頻譜信息。
【專利說(shuō)明】靜態(tài)固定反射鏡干涉儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于光譜成像的儀器，尤其涉及一種靜態(tài)固定反射鏡干涉儀，屬 于光譜成像領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 傅里葉變換光譜技術(shù)，或簡(jiǎn)稱為傅里葉光譜技術(shù)，可以追溯到1880年發(fā)明的邁克 爾遜（Michelson)干涉儀；雖然該發(fā)明的初衷是用于真空中光速的測(cè)量，但是它具備了現(xiàn) 代傅里葉變換光譜儀的基本結(jié)構(gòu)。1891年邁克爾遜明確指出，在雙光束干涉儀的接收面上， 由光程差變化引起的干涉強(qiáng)度變化等于被測(cè)光譜的傅里葉變換，從而奠定了現(xiàn)代傅里葉變 換光譜儀的理論基礎(chǔ)。在隨后發(fā)展歷程中，盡管傅里葉光譜技術(shù)的很多優(yōu)點(diǎn)被人們揭示出 來(lái)，但是由于高分辨率傅里葉變換光譜反演過(guò)程所需要的計(jì)算量非常大，因此直到20世紀(jì) 后半葉，傅里葉光譜技術(shù)才隨著數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展逐步占據(jù)光譜技術(shù)、尤其是紅外光 譜測(cè)量領(lǐng)域的重要地位。特別是在1965年，J. W. Cooley和J. W. Tukey發(fā)明了快速傅里葉 變換（FFT)算法并且把它應(yīng)用于干涉光譜儀上，從而使高分辨率傅里葉變換光譜反演所需 要的計(jì)算時(shí)間大大縮短，也使得傅里葉變換光譜測(cè)量技術(shù)的廣泛應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。
[0003] 傅里葉光譜技術(shù)發(fā)展到今天，已經(jīng)不僅僅停留在針對(duì)簡(jiǎn)單的點(diǎn)光源或面光源的光 譜測(cè)量。為了滿足各種應(yīng)用場(chǎng)合的需要，具有成像、高靈敏度、快速、寬譜段、高穩(wěn)定性等功 能或特點(diǎn)的傅里葉光譜技術(shù)也得到發(fā)展。雖然傅里葉變換光譜儀FTS (Fourier Transform Spectrometers)早在20世紀(jì)60年代就逐步進(jìn)入實(shí)用化，但傅里葉變換成像光譜儀 FTIS (Fourier Transform Imaging Spectrometers)的概念直到 20 世紀(jì) 90 年代初才隨著 遙感成像光譜技術(shù)的發(fā)展而被提出，并得到大力發(fā)展。因此可以認(rèn)為傅里葉光譜技術(shù)仍然 是一門年輕的科學(xué)。成像光譜技術(shù)是70年代末首先在美國(guó)提出并發(fā)展起來(lái)的，它具有圖 像和光譜合一的特點(diǎn)，其信息的分析處理集中于在光譜維上進(jìn)行圖像信息的展開(kāi)和定理分 析。在遙感領(lǐng)域，各國(guó)都將干涉型成像光譜技術(shù)作為重點(diǎn)發(fā)展方向。
[0004] 傅里葉變換成像光譜儀在很多文獻(xiàn)中又被稱作成像干涉儀（imaging interferometer)。按掃描原理劃分，目前的傅里葉變換成像光譜儀大致可以劃分為時(shí)間調(diào) 制型（Temporarily Modulated)和空間調(diào)制型（Spatially Modulated)兩大類。其中時(shí)間 調(diào)制型需要安裝動(dòng)鏡，光程差的變化受到一定的限制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，解決好現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，彌補(bǔ)現(xiàn)有目前市場(chǎng)上現(xiàn)有產(chǎn) 品的不足。
[0006] 本發(fā)明提供了一種靜態(tài)固定反射鏡干涉儀，干涉儀包括分束鏡、第一反射鏡、第二 反射鏡、柱面鏡和CCD，所述第一反射鏡和第二反射鏡的鏡面法線方向相互垂直，所述分束 鏡設(shè)置在第一反射鏡和第二反射鏡的鏡面法線的交叉點(diǎn)上，所述柱面鏡和CCD分別設(shè)置在 第一反射鏡和分束鏡連線的下方。
[0007] 優(yōu)選的，上述分束鏡分別與第一反射鏡和第二反射鏡呈°角設(shè)置。
[0008] 優(yōu)選的，上述分束鏡面向第一反射鏡的一面貼設(shè)有增透膜。
[0009] 優(yōu)選的，上述分束鏡面向第二反射鏡的一面貼設(shè)有半反半透膜。
[0010] 優(yōu)選的，上述光源發(fā)出的光束朝向分束鏡貼設(shè)有增透膜的一面。
[0011] 本發(fā)明提供的靜態(tài)固定反射鏡干涉儀，對(duì)傳統(tǒng)的邁克爾遜干涉儀進(jìn)行了改進(jìn)，在 結(jié)構(gòu)上更加簡(jiǎn)潔，結(jié)合算法可以更加快速準(zhǔn)確地獲得干涉條紋仲的頻譜信息。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013] 附圖標(biāo)記：1-光源；2-分束鏡；3-第一反射鏡；4-第二反射鏡；5-柱面鏡；6-CXD ; 7_增透膜；8-半反半透膜。

【具體實(shí)施方式】
[0014] 為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實(shí)施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】 對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0015] 本發(fā)明的靜態(tài)固定反射鏡干涉儀具體如圖1所示，干涉儀包括分束鏡（2)、第一反 射鏡（3)、第二反射鏡（4)、柱面鏡（5)和CCD (6)，所述第一反射鏡（3)和第二反射鏡（4)的 鏡面法線方向相互垂直，所述分束鏡（2)設(shè)置在第一反射鏡（3)和第二反射鏡（4)的鏡面 法線的交叉點(diǎn)上，所述柱面鏡（5)和CCD(6)分別設(shè)置在第一反射鏡（3)和分束鏡（2)連線 的下方。分束鏡（2)分別與第一反射鏡（3)和第二反射鏡（4)呈45°角設(shè)置。分束鏡（2) 面向第一反射鏡（3)的一面貼設(shè)有增透膜（7)。分束鏡（2)面向第二反射鏡（4)的一面貼 設(shè)有半反半透膜（8)。光源（1)發(fā)出的光束朝向分束鏡（2)貼設(shè)有增透膜（7)的一面。光 束經(jīng)過(guò)分束鏡（2)后分別進(jìn)行了折射和透射，其中折射后的光到達(dá)第一反射鏡（3)再進(jìn)過(guò) 分束鏡（2)透射后經(jīng)過(guò)柱面鏡（5)到達(dá)CCD (6)，經(jīng)過(guò)分束鏡（2)透射后的光到達(dá)第二反射 鏡（4)后經(jīng)過(guò)反射，再經(jīng)過(guò)分束鏡（2)的折射后也經(jīng)過(guò)柱面鏡（5)到達(dá)CCD (6)。這樣兩束 光形成了干涉。
[0016] 本發(fā)明提供的干涉儀是在傳統(tǒng)干涉系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將原有動(dòng)鏡變?yōu)閮A斜一定角度 的固定反射鏡，如圖中反射鏡1所示。當(dāng)光源1發(fā)出的光線入射系統(tǒng)后，由分束鏡分為兩束 光，一部分由第一反射鏡3反射回柱面鏡，這束光由于第一反射鏡3存在一定的夾角而非原 路返回，其會(huì)與光線經(jīng)第二反射鏡4反射的光線發(fā)生相干，形成干涉條紋。其他光線也以 此類推，與其他光線發(fā)生干涉，最終在整個(gè)柱面鏡上形成靜態(tài)干涉條紋，再由柱面鏡5匯聚 到CCD6上，采集得到干涉條紋的灰度數(shù)據(jù)。CCD6采集的數(shù)據(jù)傳人計(jì)算中，在軟件中完成干 涉條紋的濾波、去噪，再通過(guò)FFT算法將干涉條紋中的頻譜信息提取出來(lái)，最終顯示出其結(jié) 果。
[0017] 在實(shí)際情況中，干涉條紋通過(guò)引入修正因子，可將光源強(qiáng)度表示為：
[0018] I (χ, υ) =B(u)cos(2ji υ χ) (1)
[0019] 對(duì)于理想的單色光其產(chǎn)生的干涉條紋如式（1)的光強(qiáng)分布.而對(duì)復(fù)色光而言，按 疊加原理干涉條紋光強(qiáng)可表示為：
[0020]
[0021] 其中，υ為波數(shù)，H(u)為一個(gè)常量因子，B(u)為光源的功率譜。所以，干涉光強(qiáng) 分布I (X)和光譜分布B ( υ )是傅里葉變換關(guān)系，即：
[0022]

【權(quán)利要求】
1. 一種靜態(tài)固定反射鏡干涉儀，其特征在于：所述干涉儀包括分束鏡（2)、第一反射鏡 (3)、第二反射鏡（4)、柱面鏡（5)和CCD(6)，所述第一反射鏡（3)和第二反射鏡（4)的鏡面 法線方向相互垂直，所述分束鏡（2)設(shè)置在第一反射鏡（3)和第二反射鏡（4)的鏡面法線 的交叉點(diǎn)上，所述柱面鏡（5)和CCD(6)分別設(shè)置在第一反射鏡（3)和分束鏡（2)連線的下 方。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜態(tài)固定反射鏡干涉儀，其特征在于：所述分束鏡（2)分別 與第一反射鏡（3)和第二反射鏡（4)呈45°角設(shè)置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的靜態(tài)固定反射鏡干涉儀，其特征在于：所述分束鏡（2)面向 第一反射鏡（3)的一面貼設(shè)有增透膜（7)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的靜態(tài)固定反射鏡干涉儀，其特征在于：所述分束鏡（2)面向 第二反射鏡（4)的一面貼設(shè)有半反半透膜（8)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的靜態(tài)固定反射鏡干涉儀，其特征在于：所述光源（1) 發(fā)出的光束朝向分束鏡（2)貼設(shè)有增透膜（7)的一面。
【文檔編號(hào)】G02B17/06GK104142179SQ201410370518
【公開(kāi)日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月28日
【發(fā)明者】卓朝旦 申請(qǐng)人:奉化市宇創(chuàng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)有限公司