推掃式傅里葉變換成像光譜儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種推掃式傅里葉變換成像光譜儀，包括前置光學系統(tǒng)(1)、狹縫(2)、干涉儀(3)、傅里葉變換透鏡(4)、柱透鏡(5)和焦平面探測器(6)，按照光路方向依次設置有前置光學系統(tǒng)(1)、狹縫(2)、干涉儀(3)、傅里葉變換透鏡(4)、柱透鏡(5)和焦平面探測器(6)，所述前置光學系統(tǒng)(1)的焦平面與傅里葉變換透鏡(4)的焦平面垂直。傅里葉變換透鏡(4)的前焦平面與狹縫(2)平面重合，其后焦平面與焦平面探測器(6)平面重合。本實用新型提供的推掃式傅里葉變換成像光譜儀，無需動鏡即可實現(xiàn)空間調制干涉，干涉圖像的強度得到增強，原始數(shù)據(jù)不需要進行重新排列就可以實施傅里葉變換。
【專利說明】推掃式傅里葉變換成像光譜儀

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種用于光譜成像的儀器，尤其涉及一種推掃式傅里葉變換成像 光譜儀，屬于光譜成像領域。

【背景技術】
[0002] 傅里葉變換光譜技術，或簡稱為傅里葉光譜技術，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量，但是它具備了現(xiàn) 代傅里葉變換光譜儀的基本結構。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度變化等于被測光譜的傅里葉變換，從而奠定了現(xiàn)代傅里葉變 換光譜儀的理論基礎。在隨后發(fā)展歷程中，盡管傅里葉光譜技術的很多優(yōu)點被人們揭示出 來，但是由于高分辨率傅里葉變換光譜反演過程所需要的計算量非常大，因此直到20世紀 后半葉，傅里葉光譜技術才隨著數(shù)字計算機技術的發(fā)展逐步占據(jù)光譜技術、尤其是紅外光 譜測量領域的重要地位。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 要的計算時間大大縮短，也使得傅里葉變換光譜測量技術的廣泛應用成為現(xiàn)實。
[0003] 傅里葉光譜技術發(fā)展到今天，已經(jīng)不僅僅停留在針對簡單的點光源或面光源的光 譜測量。為了滿足各種應用場合的需要，具有成像、高靈敏度、快速、寬譜段、高穩(wěn)定性等功 能或特點的傅里葉光譜技術也得到發(fā)展。雖然傅里葉變換光譜儀FTS (Fourier Transform Spectrometers)早在20世紀60年代就逐步進入實用化，但傅里葉變換成像光譜儀 FTIS (Fourier Transform Imaging Spectrometers)的概念直到 20 世紀 90 年代初才隨著 遙感成像光譜技術的發(fā)展而被提出，并得到大力發(fā)展。因此可以認為傅里葉光譜技術仍然 是一門年輕的科學。成像光譜技術是70年代末首先在美國提出并發(fā)展起來的，它具有圖像 和光譜合一的特點，其信息的分析處理集中于在光譜維上進行圖像信息的展開和定理分 析。在遙感領域，各國都將干涉型成像光譜技術作為重點發(fā)展方向。
[0004] 傅里葉變換成像光譜儀在很多文獻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間調 制型（Temporarily Modulated)和空間調制型（Spatially Modulated)兩大類。其中時間 調制型需要安裝動鏡，光程差的變化受到一定的限制。 實用新型內容
[0005] 為了克服現(xiàn)有技術的不足，解決好現(xiàn)有技術的問題，彌補現(xiàn)有目前市場上現(xiàn)有產 品的不足。
[0006] 本實用新型提供了一種推掃式傅里葉變換成像光譜儀，包括前置光學系統(tǒng)、狹縫、 干涉儀、傅里葉變換透鏡、柱透鏡和焦平面探測器，按照光路方向依次設置有前置光學系 統(tǒng)、狹縫、干涉儀、傅里葉變換透鏡、柱透鏡和焦平面探測器，所述前置光學系統(tǒng)的焦平面與 傅里葉變換透鏡的焦平面垂直。
[0007] 優(yōu)選的，上述傅里葉變換透鏡的前焦平面與狹縫平面重合，其后焦平面與焦平面 探測器平面重合。
[0008] 優(yōu)選的，上述柱透鏡的母線平行于紙面，其后焦平面也與焦平面探測器重合。
[0009] 優(yōu)選的，上述狹縫上每一點發(fā)出的光束都在焦平面探測器上產生一套干涉條紋， 并且所有點產生的干涉條紋在焦平面探測器上都是重合的。
[0010] 優(yōu)選的，上述狹縫的長度方向垂直于紙面。
[0011] 本實用新型提供的推掃式傅里葉變換成像光譜儀，無需動鏡即可實現(xiàn)空間調制干 涉，干涉圖像的強度得到增強，原始數(shù)據(jù)不需要進行重新排列就可以實施傅里葉變換。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1為本實用新型結構示意圖。
[0013] 附圖標記：1_前置光學系統(tǒng)；2-狹縫；3-干涉儀；4-傅里葉變換透鏡；5-柱透鏡； 6_焦平面探測器；7-推掃式。

【具體實施方式】
[0014] 為了便于本領域普通技術人員理解和實施本實用新型，下面結合附圖及具體實施 方式對本實用新型作進一步的詳細描述。
[0015] 本實用新型的推掃式傅里葉變換成像光譜儀具體如圖1所示，光譜儀包括前置光 學系統(tǒng)1、狹縫2、干涉儀3、傅里葉變換透鏡4、柱透鏡5和焦平面探測器6,按照光路方向 依次設置有前置光學系統(tǒng)1、狹縫2、干涉儀3、傅里葉變換透鏡4、柱透鏡5和焦平面探測器 6,焦平面探測器6,所述前置光學系統(tǒng)1的焦平面與傅里葉變換透鏡4的焦平面垂直。
[0016] 傅里葉變換透鏡4的前焦平面與狹縫2平面重合，其后焦平面與焦平面探測器6 平面重合。柱透鏡5的母線平行于紙面，其后焦平面也與焦平面探測器6重合。狹縫2上 每一點發(fā)出的光束都在焦平面探測器6上產生一套干涉條紋，并且所有點產生的干涉條紋 在焦平面探測器6上都是重合的。狹縫2的長度方向垂直于紙面。
[0017] 狹縫2的長度方向垂直于紙面；傅里葉變換透鏡（FTL)4的前焦平面與狹縫2平面 重合，其后焦平面與焦平面探測器（FPA) 6平面重合；柱透鏡（CL) 5的母線平行于紙面，其后 焦平面也與焦平面探測器（FPA)6重合。結果在焦平面探測器（FPA)6上產生一維的干涉 條紋和另一維的目標圖像。采用傅里葉透鏡（FTL)4是為了在焦平面探測器（FPA)6上取得 等間隔（對于單色光）的干涉條紋分布。
[0018] 干涉條紋的調制度并不受狹縫2的寬度影響；采用狹縫2的目的僅僅是為了實現(xiàn) 一維成像。干涉裝置相當于一個橫向剪切器，即由狹縫2表面上發(fā)出的具有相同出射角度 的光束被橫向剪切后為兩部分，然后聚焦到焦平面探測器（FPA)6的同一點上；這里的橫向 剪切作用相當于把一個點光源分解為兩個位于無限遠處的虛擬光源，并且這兩個虛擬光源 之間的距離等于干涉裝置的橫向剪切量d。因此，隨著光束出射角的變化，兩虛擬光源發(fā)出 的光束在焦平面探測器（FPA)6上的交點的光程差也發(fā)生變化，由此可以在焦平面探測器 (FPA)6上產生干涉圖案。由于上述光程差的變化是沿焦平面探測器（FPA)6平面空間不斷 變化的，因此就把上述干涉裝置歸類為空間調制干涉。空間調制干涉裝置具有無動鏡的特 點，但它的干涉光程差范圍受到焦平面寬度的限制，不可能取得很大。在圖1中可以看到， 狹縫2上每一點發(fā)出的光束都在焦平面探測器（FPA) 6上產生一套干涉條紋，并且所有點產 生的干涉條紋在焦平面探測器（FPA)6上都是重合的，結果使干涉圖案的強度得到增強。
[0019] 本實用新型提供的推掃式傅里葉變換成像光譜儀的原始數(shù)據(jù)不需要進行重新排 列就可以實施傅里葉變換。
[0020] 以上所述之【具體實施方式】為本實用新型的較佳實施方式，并非以此限定本實用新 型的具體實施范圍，本實用新型的范圍包括并不限于本【具體實施方式】，凡依照本實用新型 之形狀、結構所作的等效變化均在本實用新型的保護范圍內。
【權利要求】
1. 一種推掃式傅里葉變換成像光譜儀，其特征在于：所述光譜儀包括前置光學系統(tǒng) (1)、狹縫（2)、干涉儀（3)、傅里葉變換透鏡（4)、柱透鏡（5)和焦平面探測器（6)，按照光路 方向依次設置有前置光學系統(tǒng)（1)、狹縫（2)、干涉儀（3)、傅里葉變換透鏡（4)、柱透鏡（5) 和焦平面探測器（6)，所述前置光學系統(tǒng)（1)的焦平面與傅里葉變換透鏡（4)的焦平面垂 直。
2. 根據(jù)權利要求1所述的推掃式傅里葉變換成像光譜儀，其特征在于：所述傅里葉變 換透鏡（4)的前焦平面與狹縫（2)平面重合，其后焦平面與焦平面探測器（6)平面重合。
3. 根據(jù)權利要求1所述的推掃式傅里葉變換成像光譜儀，其特征在于：所述柱透鏡（5) 的母線平行于紙面，其后焦平面也與焦平面探測器（6)重合。
4. 根據(jù)權利要求1所述的推掃式傅里葉變換成像光譜儀，其特征在于：所述狹縫（2) 上每一點發(fā)出的光束都在焦平面探測器（6)上產生一套干涉條紋，并且所有點產生的干涉 條紋在焦平面探測器（6)上都是重合的。
5. 根據(jù)權利要求1-4之一所述的推掃式傅里葉變換成像光譜儀，其特征在于：所述狹 縫（2)的長度方向垂直于紙面。
【文檔編號】G01J3/45GK203869777SQ201420202475
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年4月18日 優(yōu)先權日:2014年4月18日
【發(fā)明者】勵春亞 申請人:象山星旗電器科技有限公司