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(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(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(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，無需動鏡即可實現空間調制干涉，干涉圖像的強度得到增強，原始數據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年發明的邁克 爾遜（Michelson)干涉儀；雖然該發明的初衷是用于真空中光速的測量，但是它具備了現 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，從而奠定了現代傅里葉變 換光譜儀的理論基礎。在隨后發展歷程中，盡管傅里葉光譜技術的很多優點被人們揭示出 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字計算機技術的發展逐步占據光譜技術、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實。
[0003] 傅里葉光譜技術發展到今天，已經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、高穩定性等功 能或特點的傅里葉光譜技術也得到發展。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展而被提出，并得到大力發展。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] 為了克服現有技術的不足，解決好現有技術的問題，彌補現有目前市場上現有產 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、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、狹縫、干涉儀、傅里葉變換透鏡、柱透鏡和焦平面探測器，所述前置光學系統的焦平面與 傅里葉變換透鏡的焦平面垂直。
[0007] 優選的，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] 優選的，上述狹縫上每一點發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，無需動鏡即可實現空間調制干 涉，干涉圖像的強度得到增強，原始數據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；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 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，兩虛擬光源發出 的光束在焦平面探測器（FPA)6上的交點的光程差也發生變化，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據不需要進行重新排 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 (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（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（1)的焦平面與傅里葉變換透鏡（4)的焦平面垂 直。
2. 根據權利要求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 優先權日:2014年4月18日
【發明者】勵春亞 申請人:象山星旗電器科技有限公司