推扫式傅里叶变换成像光谱仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种推扫式傅里叶变换成像光谱仪，包括前置光学系统(1)、狭缝(2)、干涉仪(3)、傅里叶变换透镜(4)、柱透镜(5)和焦平面探测器(6)，按照光路方向依次设置有前置光学系统(1)、狭缝(2)、干涉仪(3)、傅里叶变换透镜(4)、柱透镜(5)和焦平面探测器(6)，所述前置光学系统(1)的焦平面与傅里叶变换透镜(4)的焦平面垂直。傅里叶变换透镜(4)的前焦平面与狭缝(2)平面重合，其后焦平面与焦平面探测器(6)平面重合。本实用新型提供的推扫式傅里叶变换成像光谱仪，无需动镜即可实现空间调制干涉，干涉图像的强度得到增强，原始数据不需要进行重新排列就可以实施傅里叶变换。
【专利说明】推扫式傅里叶变换成像光谱仪
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种用于光谱成像的仪器，尤其涉及一种推扫式傅里叶变换成像 光谱仪，属于光谱成像领域。
【背景技术】
[0002] 傅里叶变换光谱技术，或简称为傅里叶光谱技术，可以追溯到1880年发明的迈克 尔逊（Michelson)干涉仪；虽然该发明的初衷是用于真空中光速的测量，但是它具备了现 代傅里叶变换光谱仪的基本结构。1891年迈克尔逊明确指出，在双光束干涉仪的接收面上， 由光程差变化引起的干涉强度变化等于被测光谱的傅里叶变换，从而奠定了现代傅里叶变 换光谱仪的理论基础。在随后发展历程中，尽管傅里叶光谱技术的很多优点被人们揭示出 来，但是由于高分辨率傅里叶变换光谱反演过程所需要的计算量非常大，因此直到20世纪 后半叶，傅里叶光谱技术才随着数字计算机技术的发展逐步占据光谱技术、尤其是红外光 谱测量领域的重要地位。特别是在1965年，J. W. Cooley和J. W. Tukey发明了快速傅里叶 变换（FFT)算法并且把它应用于干涉光谱仪上，从而使高分辨率傅里叶变换光谱反演所需 要的计算时间大大缩短，也使得傅里叶变换光谱测量技术的广泛应用成为现实。
[0003] 傅里叶光谱技术发展到今天，已经不仅仅停留在针对简单的点光源或面光源的光 谱测量。为了满足各种应用场合的需要，具有成像、高灵敏度、快速、宽谱段、高稳定性等功 能或特点的傅里叶光谱技术也得到发展。虽然傅里叶变换光谱仪FTS (Fourier Transform Spectrometers)早在20世纪60年代就逐步进入实用化，但傅里叶变换成像光谱仪 FTIS (Fourier Transform Imaging Spectrometers)的概念直到 20 世纪 90 年代初才随着 遥感成像光谱技术的发展而被提出，并得到大力发展。因此可以认为傅里叶光谱技术仍然 是一门年轻的科学。成像光谱技术是70年代末首先在美国提出并发展起来的，它具有图像 和光谱合一的特点，其信息的分析处理集中于在光谱维上进行图像信息的展开和定理分 析。在遥感领域，各国都将干涉型成像光谱技术作为重点发展方向。
[0004] 傅里叶变换成像光谱仪在很多文献中又被称作成像干涉仪（imaging interferometer)。按扫描原理划分，目前的傅里叶变换成像光谱仪大致可以划分为时间调 制型（Temporarily Modulated)和空间调制型（Spatially Modulated)两大类。其中时间 调制型需要安装动镜，光程差的变化受到一定的限制。 实用新型内容
[0005] 为了克服现有技术的不足，解决好现有技术的问题，弥补现有目前市场上现有产 品的不足。
[0006] 本实用新型提供了一种推扫式傅里叶变换成像光谱仪，包括前置光学系统、狭缝、 干涉仪、傅里叶变换透镜、柱透镜和焦平面探测器，按照光路方向依次设置有前置光学系 统、狭缝、干涉仪、傅里叶变换透镜、柱透镜和焦平面探测器，所述前置光学系统的焦平面与 傅里叶变换透镜的焦平面垂直。
[0007] 优选的，上述傅里叶变换透镜的前焦平面与狭缝平面重合，其后焦平面与焦平面 探测器平面重合。
[0008] 优选的，上述柱透镜的母线平行于纸面，其后焦平面也与焦平面探测器重合。
[0009] 优选的，上述狭缝上每一点发出的光束都在焦平面探测器上产生一套干涉条纹， 并且所有点产生的干涉条纹在焦平面探测器上都是重合的。
[0010] 优选的，上述狭缝的长度方向垂直于纸面。
[0011] 本实用新型提供的推扫式傅里叶变换成像光谱仪，无需动镜即可实现空间调制干 涉，干涉图像的强度得到增强，原始数据不需要进行重新排列就可以实施傅里叶变换。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1为本实用新型结构示意图。
[0013] 附图标记：1_前置光学系统；2-狭缝；3-干涉仪；4-傅里叶变换透镜；5-柱透镜； 6_焦平面探测器；7-推扫式。
【具体实施方式】
[0014] 为了便于本领域普通技术人员理解和实施本实用新型，下面结合附图及具体实施 方式对本实用新型作进一步的详细描述。
[0015] 本实用新型的推扫式傅里叶变换成像光谱仪具体如图1所示，光谱仪包括前置光 学系统1、狭缝2、干涉仪3、傅里叶变换透镜4、柱透镜5和焦平面探测器6,按照光路方向 依次设置有前置光学系统1、狭缝2、干涉仪3、傅里叶变换透镜4、柱透镜5和焦平面探测器 6,焦平面探测器6,所述前置光学系统1的焦平面与傅里叶变换透镜4的焦平面垂直。
[0016] 傅里叶变换透镜4的前焦平面与狭缝2平面重合，其后焦平面与焦平面探测器6 平面重合。柱透镜5的母线平行于纸面，其后焦平面也与焦平面探测器6重合。狭缝2上 每一点发出的光束都在焦平面探测器6上产生一套干涉条纹，并且所有点产生的干涉条纹 在焦平面探测器6上都是重合的。狭缝2的长度方向垂直于纸面。
[0017] 狭缝2的长度方向垂直于纸面；傅里叶变换透镜（FTL)4的前焦平面与狭缝2平面 重合，其后焦平面与焦平面探测器（FPA) 6平面重合；柱透镜（CL) 5的母线平行于纸面，其后 焦平面也与焦平面探测器（FPA)6重合。结果在焦平面探测器（FPA)6上产生一维的干涉 条纹和另一维的目标图像。采用傅里叶透镜（FTL)4是为了在焦平面探测器（FPA)6上取得 等间隔（对于单色光）的干涉条纹分布。
[0018] 干涉条纹的调制度并不受狭缝2的宽度影响；采用狭缝2的目的仅仅是为了实现 一维成像。干涉装置相当于一个横向剪切器，即由狭缝2表面上发出的具有相同出射角度 的光束被横向剪切后为两部分，然后聚焦到焦平面探测器（FPA)6的同一点上；这里的横向 剪切作用相当于把一个点光源分解为两个位于无限远处的虚拟光源，并且这两个虚拟光源 之间的距离等于干涉装置的横向剪切量d。因此，随着光束出射角的变化，两虚拟光源发出 的光束在焦平面探测器（FPA)6上的交点的光程差也发生变化，由此可以在焦平面探测器 (FPA)6上产生干涉图案。由于上述光程差的变化是沿焦平面探测器（FPA)6平面空间不断 变化的，因此就把上述干涉装置归类为空间调制干涉。空间调制干涉装置具有无动镜的特 点，但它的干涉光程差范围受到焦平面宽度的限制，不可能取得很大。在图1中可以看到， 狭缝2上每一点发出的光束都在焦平面探测器（FPA) 6上产生一套干涉条纹，并且所有点产 生的干涉条纹在焦平面探测器（FPA)6上都是重合的，结果使干涉图案的强度得到增强。
[0019] 本实用新型提供的推扫式傅里叶变换成像光谱仪的原始数据不需要进行重新排 列就可以实施傅里叶变换。
[0020] 以上所述之【具体实施方式】为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新 型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本【具体实施方式】，凡依照本实用新型 之形状、结构所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。
【权利要求】
1. 一种推扫式傅里叶变换成像光谱仪，其特征在于：所述光谱仪包括前置光学系统 (1)、狭缝（2)、干涉仪（3)、傅里叶变换透镜（4)、柱透镜（5)和焦平面探测器（6)，按照光路 方向依次设置有前置光学系统（1)、狭缝（2)、干涉仪（3)、傅里叶变换透镜（4)、柱透镜（5) 和焦平面探测器（6)，所述前置光学系统（1)的焦平面与傅里叶变换透镜（4)的焦平面垂 直。
2. 根据权利要求1所述的推扫式傅里叶变换成像光谱仪，其特征在于：所述傅里叶变 换透镜（4)的前焦平面与狭缝（2)平面重合，其后焦平面与焦平面探测器（6)平面重合。
3. 根据权利要求1所述的推扫式傅里叶变换成像光谱仪，其特征在于：所述柱透镜（5) 的母线平行于纸面，其后焦平面也与焦平面探测器（6)重合。
4. 根据权利要求1所述的推扫式傅里叶变换成像光谱仪，其特征在于：所述狭缝（2) 上每一点发出的光束都在焦平面探测器（6)上产生一套干涉条纹，并且所有点产生的干涉 条纹在焦平面探测器（6)上都是重合的。
5. 根据权利要求1-4之一所述的推扫式傅里叶变换成像光谱仪，其特征在于：所述狭 缝（2)的长度方向垂直于纸面。
【文档编号】G01J3/45GK203869777SQ201420202475
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年4月18日 优先权日:2014年4月18日
【发明者】励春亚 申请人:象山星旗电器科技有限公司