窗扫型傅里叶变换成像光谱仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种用于光谱成像的仪器，尤其设及一种窗扫型傅里叶变换成像 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W追溯到1880年发明的迈克 尔逊（Michelson)干设仪；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，在双光束干设仪的接收面上， 由光程差变化引起的干设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.化key发明了快速傅里叶 变换（FFT)算法并且把它应用于干设光谱仪上，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 (化urier 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W认为傅里叶光谱技术仍然 是一口年轻的科学。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，各国都将干设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设仪（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W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窗扫型傅里叶变换成像光谱仪，光谱仪包括动镜、固定反 射镜、分束器、焦平面探测器、傅里叶变换透镜和视场光栏，其中所述动镜与固定反射镜呈 一定角度设置，视场光栏与动镜平行设置，傅里叶变换透镜的光轴方向和视场光栏的光轴 方向垂直，所述焦平面探测器设置在傅里叶变换透镜下方。
[0007] 优选的，上述视场光栏与窗扫方向平行。
[000引优选的，上述动镜和固定反射镜垂直设置。
[0009] 优选的，上述傅里叶变换透镜设置在固定反射镜的下方。
[0010] 本实用新型提供的窗扫型傅里叶变换成像光谱仪，在结构设计上取消了狭缝对光 能的限制，使光能量的利用率提高2个数量级左右，更加体现出了成像光谱仪中"成像"的 特点，既是干设图又是"景物"图，实现了图像信息与光谱信息的合二为一。
【附图说明】
[0011] 图1为本实用新型结构示意图。
[0012] 附图标记；1-动镜；2-固定反射镜；3-分束器；4-焦平面探测器；5-傅里叶变换 透镜；6-视场光栏；7-干设立方体。
【具体实施方式】
[0013] 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。
[0014] 本实用新型的窗扫型傅里叶变换成像光谱仪具体如图1所示，光谱仪包括动镜1、 固定反射镜2、分束器3、焦平面探测器4、傅里叶变换透镜5和视场光栏6,其中所述动镜1 与固定反射镜2呈一定角度设置，视场光栏6与动镜1平行设置，傅里叶变换透镜5的光轴 方向和视场光栏6的光轴方向垂直，所述焦平面探测器4设置在傅里叶变换透镜5下方。
[0015] 视场光栏6与窗扫方向平行。动镜1和固定反射镜2垂直设置。傅里叶变换透镜 5设置在固定反射镜2的下方。如图1所示，对需要成像的区域应用本实用新型的光谱仪， 即可得到窗扫所采集的干设立方体7。
[0016] 窗扫型傅里叶成像光谱仪在结构设计上取消了狭缝对光能的限制，使光能量的利 用率提高2个数量级左右；此外，它更加体现出了成像光谱仪中"成像"的特点，即在数据采 集中的每一帖图像，既是干设图又是"景物"图，实现了图像信息与光谱信息的合二为一。图 1是本实用新型提供的窗扫傅里叶变换成像光谱仪的光路原理，可W看出该系统与狭缝式 系统的主要区别在于把狭缝改为一个大孔径的视场光栏。窗扫型傅里叶变换成像光谱仪的 干设图采样方式与推扫式系统有根本的区别。在FPA上的干设条纹是叠加在二维目标图像 上的。在采样过程中，FPA表面每一点产生的光程差是保持恒定的，因此可W把窗扫式傅里 叶变换成像光谱仪归结为空间调制干设系统。但是在采样期间，目标的二维图像被连续平 移过FPA表面，因此每一行目标图像对应的完整干设条纹需要通过一系列连续帖的采样才 能获得。在FPA面的沿窗扫方向上，光程差的增量与推扫式系统是完全相同的，即与干设点 位置的距离增量成正比。因此为了获得目标的等光程差干设信息，必须采用匀速扫描方式， 并且W相等的时间隔采集并保存窗口图像。但是通过窗扫获得的原始干设图像立方体的数 据排列格式不同于推扫系统的数据立方体排列格式，因此需要对原始数据立方体进行重新 排列。重组后的数据立方体排列格式与推扫系统完全相同；因此对重组后的数据立方体实 施傅里叶变换就得到光谱图像数据立方体，其变换公式与推扫光谱仪系统完全相同，即；
[0017]
【主权项】
1. 一种窗扫型傅里叶变换成像光谱仪，其特征在于；所述光谱仪包括动镜（1)、固定反 射镜（2)、分束器（3)、焦平面探测器（4)、傅里叶变换透镜（5)和视场光栏化），其中所述动 镜（1)与固定反射镜（2)呈一定角度设置，视场光栏（6)与动镜（1)平行设置，傅里叶变换 透镜巧）的光轴方向和视场光栏化）的光轴方向垂直，所述焦平面探测器（4)设置在傅里 叶变换透镜巧）下方。
2. 根据权利要求1所述的窗扫型傅里叶变换成像光谱仪，其特征在于；所述视场光栏 (6)与窗扫方向平行。
3. 根据权利要求1所述的窗扫型傅里叶变换成像光谱仪，其特征在于：所述动镜（1) 和固定反射镜（2)垂直设置。
4. 根据权利要求1所述的窗扫型傅里叶变换成像光谱仪，其特征在于；所述傅里叶变 换透镜（5)设置在固定反射镜（2)的下方。
【专利摘要】本实用新型涉及一种窗扫型傅里叶变换成像光谱仪，包括动镜(1)、固定反射镜(2)、分束器(3)、焦平面探测器(4)、傅里叶变换透镜(5)和视场光栏(6)，其中所述动镜(1)与固定反射镜(2)呈一定角度设置，视场光栏(6)与动镜(1)平行设置，傅里叶变换透镜(5)的光轴方向和视场光栏(6)的光轴方向垂直。本实用新型提供的窗扫型傅里叶变换成像光谱仪，在结构设计上取消了狭缝对光能的限制，使光能量的利用率提高2个数量级左右，更加体现出了成像光谱仪中“成像”的特点，既是干涉图又是“景物”图，实现了图像信息与光谱信息的合二为一。
【IPC分类】G01J3-45
【公开号】CN204286598
【申请号】CN201420347014
【发明人】励春亚
【申请人】象山星旗电器科技有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年6月21日