一种大孔径多通道空间外差干涉光谱成像方法及光谱仪的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种大孔径多通道空间外差干涉光谱成像方法及光谱仪，其中，该方法包括：复合入射光经由预设反射与透射比例的分束器分为反射光与透射光；所述反射光与透射光经过反射镜组反射至闪耀光栅组进行衍射后再经由反射镜组反射至分束器；或者所述反射光经过闪耀光栅组进行衍射后经由反射镜组反射至分束器，所述透射光经过射镜组反射至闪耀光栅组进行衍射后射入分束器；所述分束器将所述反射光、透射光分别对应的反射、透射至成像镜；所述成像镜上得到具有横向剪切量的干涉光，从而通过探测器得到干涉信息实现光谱成像。通过采用本发明公开的成像方法与光谱仪，实现了采样点数减少以及信噪比提高。
【专利说明】一种大孔径多通道空间外差干涉光谱成像方法及光谱仪
【技术领域】
[0001]本发明涉及光学成像【技术领域】，尤其涉及一种大孔径多通道空间外差干涉光谱成像方法及光谱仪。
【背景技术】
[0002]干涉光谱成像技术从调制方式上来分可分为:(I)时间调制、(2)空间调制和(3)时空联合调制三种方式。
[0003](I)时间调制干涉光谱成像技术具有运动部件，相比较于空间调制干涉光谱技术
稳定性较差。
[0004](2)空间调制干涉光谱成像技术没有运动部件，因而具有很好的稳定性，空间调制干涉光谱成像技术的典型例子是Sagnac (萨格纳克)干涉光谱仪。如图1所示，Sagnac干涉光谱仪通过前置光学系统11在一次像面12上获取目标的图像，在一次像面12上放置一个狭缝13，同时，狭缝还位于傅氏镜15 (成像光学系统包括傅氏镜和柱面镜)的前焦面上，通过横向剪切仪14后狭缝将被剪切成一对虚像，这两个虚像之间的横向剪切量为山傅氏镜的焦距为f，探测器16上距离光轴距离为y的像素上获得的干涉图表达式为:
【权利要求】
1.一种大孔径多通道空间外差干涉光谱成像方法，其特征在于，该方法包括: 复合入射光经过一次像面分割器，被分割为不同通道后，经由预设反射与透射比例的分束器分为反射光与透射光； 所述反射光与透射光经过反射镜组反射至闪耀光栅组进行衍射后再经由反射镜组反射至分束器；或者所述反射光经过闪耀光栅组进行衍射后经由反射镜组反射至分束器，所述透射光经过射镜组反射至闪耀光栅组进行衍射后射入分束器；其中，所述反射镜组包括:按照预设夹角设置的第一与第二反射镜；所述闪耀光栅组包括:平行设置的第一与第二闪耀光栅； 所述分束器将所述反射光、透射光分别对应的反射、透射至成像镜； 所述成像镜上得到具有横向剪切量的干涉光，从而通过探测器得到干涉信息实现光谱成像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，复合入射光经由预设反射与透射比例的分束器分为反射光与透射光之前还包括: 复合入射光经过前置光学系统成像在一次像面分割器上，所述一次像面分割器将入射光分解成不同的通道后经由准直系统准直后进入所述分束器。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述反射光与透射光经过反射镜组反射至闪耀光栅组进行衍射后再经由反射镜组反射至分束器包括: 被所述分束器反射的所述反射光到达所述第二反射镜后被反射到所述第二闪耀光栅，所述第二闪耀光栅的衍射光到达所述第一闪耀光栅，被衍射成多束相互平行的光线，再经由所述第一反射镜反射至所述分束器； 被所述分束器透射的所述透射光到达所述第一反射镜后被反射到所述第一闪耀光栅，所述第一闪耀光栅的衍射光到达所述第二闪耀光栅，被衍射成多束相互平行的光线，再经由所述第二反射镜反射至所述分束器。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述反射光经过闪耀光栅组进行衍射后经由反射镜组反射至分束器，所述透射光经过射镜组反射至闪耀光栅组进行衍射后射入分束器包括: 被所述分束器反射的所述反射光到达所述第一闪耀光栅，所述第一闪耀光栅的衍射光到达所述第二闪耀光栅，被衍射成多束相互平行的光线，再依次经由第二反射镜与第一反射镜反射至所述分束器； 被所述分束器透射的所述透射光依次经由第一反射镜与第二反射镜反射至所述第二闪耀光栅，所述第二闪耀光栅的衍射光到达所述第一闪耀光栅，被衍射成多束相互平行的光线，并射入所述分束器。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 所述成像镜上得到具有横向剪切量的干涉光的横向剪切量表示为: = Πα^
cos 6* 根据所述横向剪切量获得用于计算干涉图的光程差，所述光程差的表达式为:
6.一种大孔径多通道空间外差干涉光谱仪，其特征在于，该光谱仪包括:一次像面分割器、分束器、反射镜组、闪耀光栅组、成像镜与探测器； 所述一次像面分割器，用于将复合入射光进行不同通道的分割； 所述分束器中预设反射与透射比例，用于将分割后的入射光分为反射光与透射光； 所述反射光与透射光经过反射镜组反射至闪耀光栅组进行衍射后再经由反射镜组反射至分束器；或者所述反射光经过闪耀光栅组进行衍射后经由反射镜组反射至分束器，所述透射光经过射镜组反射至闪耀光栅组进行衍射后射入分束器；其中，所述反射镜组包括:按照预设夹角设置的第一与第二反射镜；所述闪耀光栅组包括:平行设置的第一与第二闪耀光栅； 所述分束器，还用于将所述反射光、透射光分别对应的反射、透射至成像镜； 所述成像镜，用于得到具有横向剪切量的干涉光； 所述探测器，用于通过探测得到干涉光的干涉信息来实现光谱成像。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述光谱仪还包括:前置光学系统与准直系统； 所述复合入射光经过前置光学系统成像在一次像面分割器上，所述一次像面分割器将入射光分解成不同的通道后经由准直系统准直后进入所述分束器。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述反射光与透射光经过反射镜组反射至闪耀光栅组进行衍射后再经由反射镜组反射至分束器包括: 被所述分束器反射的所述反射光到达所述第二反射镜后被反射到所述第二闪耀光栅，所述第二闪耀光栅的衍射光到达所述第一闪耀光栅，被衍射成多束相互平行的光线，再经由所述第一反射镜反射至所述分束器； 被所述分束器透射的所述透射光到达所述第一反射镜后被反射到所述第一闪耀光栅，所述第一闪耀光栅的衍射光到达所述第二闪耀光栅，被衍射成多束相互平行的光线，再经由所述第二反射镜反射至所述分束器。
9.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述反射光经过闪耀光栅组进行衍射后经由反射镜组反射至分束器，所述透射光经过射镜组反射至闪耀光栅组进行衍射后射入分束器包括: 被所述分束器反射的所述反射光到达所述第一闪耀光栅，所述第一闪耀光栅的衍射光到达所述第二闪耀光栅，被衍射成多束相互平行的光线，再依次经由第二反射镜与第一反射镜反射至所述分束器； 被所述分束器透射的所述透射光依次经由第一反射镜与第二反射镜反射至所述第二闪耀光栅，所述第二闪耀光栅的衍射光到达所述第一闪耀光栅，被衍射成多束相互平行的光线，并射入所述分束器。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述成像镜上得到具有横向剪切量的干涉光的横向剪切量表示为:
【文档编号】G01J3/45GK103954361SQ201410178155
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年4月29日 优先权日:2014年4月29日
【发明者】相里斌, 杜述松, 才啟胜, 张金刚, 谭政 申请人:中国科学院光电研究院