專利名稱:窗掃型傅里葉變換成像光譜儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種窗掃型傅里葉變換成像光譜儀，包括動(dòng)鏡(1)、固定反射鏡(2)、分束器(3)、焦平面探測(cè)器(4)、傅里葉變換透鏡(5)和視場(chǎng)光欄(6)，其中所述動(dòng)鏡(1)與固定反射鏡(2)呈一定角度設(shè)置，視場(chǎng)光欄(6)與動(dòng)鏡(1)平行設(shè)置，傅里葉變換透鏡(5)的光軸方向和視場(chǎng)光欄(6)的光軸方向垂直。本實(shí)用新型提供的窗掃型傅里葉變換成像光譜儀，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上取消了狹縫對(duì)光能的限制，使光能量的利用率提高2個(gè)數(shù)量級(jí)左右，更加體現(xiàn)出了成像光譜儀中“成像”的特點(diǎn)，既是干涉圖又是“景物”圖，實(shí)現(xiàn)了圖像信息與光譜信息的合二為一。
【專利說(shuō)明】窗掃型傅里葉變換成像光譜儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種用于光譜成像的儀器，尤其設(shè)及一種窗掃型傅里葉變換成像 光譜儀，屬于光譜成像領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 傅里葉變換光譜技術(shù)，或簡(jiǎn)稱為傅里葉光譜技術(shù)，可W追溯到1880年發(fā)明的邁克 爾遜（Michelson)干設(shè)儀；雖然該發(fā)明的初衷是用于真空中光速的測(cè)量，但是它具備了現(xiàn) 代傅里葉變換光譜儀的基本結(jié)構(gòu)。1891年邁克爾遜明確指出，在雙光束干設(shè)儀的接收面上， 由光程差變化引起的干設(shè)強(qiáng)度變化等于被測(cè)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(chǔ)。在隨后發(fā)展歷程中，盡管傅里葉光譜技術(shù)的很多優(yōu)點(diǎn)被人們揭示出 來(lái)，但是由于高分辨率傅里葉變換光譜反演過(guò)程所需要的計(jì)算量非常大，因此直到20世紀(jì) 后半葉，傅里葉光譜技術(shù)才隨著數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展逐步占據(jù)光譜技術(shù)、尤其是紅外光 譜測(cè)量領(lǐng)域的重要地位。特別是在1965年，J. W. Cooley和J. W.化key發(fā)明了快速傅里葉 變換（FFT)算法并且把它應(yīng)用于干設(shè)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(jì)算時(shí)間大大縮短，也使得傅里葉變換光譜測(cè)量技術(shù)的廣泛應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。
[0003] 傅里葉光譜技術(shù)發(fā)展到今天，已經(jīng)不僅僅停留在針對(duì)簡(jiǎn)單的點(diǎn)光源或面光源的光 譜測(cè)量。為了滿足各種應(yīng)用場(chǎng)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(diǎn)的傅里葉光譜技術(shù)也得到發(fā)展。雖然傅里葉變換光譜儀FTS (化urier Transform Spectrometers)早在20世紀(jì)60年代就逐步進(jìn)入實(shí)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(jì) 90 年代初才隨著 遙感成像光譜技術(shù)的發(fā)展而被提出，并得到大力發(fā)展。因此可W認(rèn)為傅里葉光譜技術(shù)仍然 是一口年輕的科學(xué)。成像光譜技術(shù)是70年代末首先在美國(guó)提出并發(fā)展起來(lái)的，它具有圖像 和光譜合一的特點(diǎn)，其信息的分析處理集中于在光譜維上進(jìn)行圖像信息的展開(kāi)和定理分 析。在遙感領(lǐng)域，各國(guó)都將干設(shè)型成像光譜技術(shù)作為重點(diǎn)發(fā)展方向。
[0004] 傅里葉變換成像光譜儀在很多文獻(xiàn)中又被稱作成像干設(shè)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W劃分為時(shí)間調(diào) 制型（Temporarily Modulated)和空間調(diào)制型（Spatially Modulated)兩大類。其中時(shí)間 調(diào)制型需要安裝動(dòng)鏡，光程差的變化受到一定的限制。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0005] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，解決好現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，彌補(bǔ)現(xiàn)有目前市場(chǎng)上現(xiàn)有產(chǎn) 品的不足。
[0006] 本實(shí)用新型提供了一種窗掃型傅里葉變換成像光譜儀，光譜儀包括動(dòng)鏡、固定反 射鏡、分束器、焦平面探測(cè)器、傅里葉變換透鏡和視場(chǎng)光欄，其中所述動(dòng)鏡與固定反射鏡呈 一定角度設(shè)置，視場(chǎng)光欄與動(dòng)鏡平行設(shè)置，傅里葉變換透鏡的光軸方向和視場(chǎng)光欄的光軸 方向垂直，所述焦平面探測(cè)器設(shè)置在傅里葉變換透鏡下方。
[0007] 優(yōu)選的，上述視場(chǎng)光欄與窗掃方向平行。
[000引優(yōu)選的，上述動(dòng)鏡和固定反射鏡垂直設(shè)置。
[0009] 優(yōu)選的，上述傅里葉變換透鏡設(shè)置在固定反射鏡的下方。
[0010] 本實(shí)用新型提供的窗掃型傅里葉變換成像光譜儀，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上取消了狹縫對(duì)光 能的限制，使光能量的利用率提高2個(gè)數(shù)量級(jí)左右，更加體現(xiàn)出了成像光譜儀中"成像"的 特點(diǎn)，既是干設(shè)圖又是"景物"圖，實(shí)現(xiàn)了圖像信息與光譜信息的合二為一。

【附圖說(shuō)明】

[0011] 圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012] 附圖標(biāo)記；1-動(dòng)鏡；2-固定反射鏡；3-分束器；4-焦平面探測(cè)器；5-傅里葉變換 透鏡；6-視場(chǎng)光欄；7-干設(shè)立方體。

【具體實(shí)施方式】
[0013] 為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實(shí)施本實(shí)用新型，下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施 方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0014] 本實(shí)用新型的窗掃型傅里葉變換成像光譜儀具體如圖1所示，光譜儀包括動(dòng)鏡1、 固定反射鏡2、分束器3、焦平面探測(cè)器4、傅里葉變換透鏡5和視場(chǎng)光欄6,其中所述動(dòng)鏡1 與固定反射鏡2呈一定角度設(shè)置，視場(chǎng)光欄6與動(dòng)鏡1平行設(shè)置，傅里葉變換透鏡5的光軸 方向和視場(chǎng)光欄6的光軸方向垂直，所述焦平面探測(cè)器4設(shè)置在傅里葉變換透鏡5下方。
[0015] 視場(chǎng)光欄6與窗掃方向平行。動(dòng)鏡1和固定反射鏡2垂直設(shè)置。傅里葉變換透鏡 5設(shè)置在固定反射鏡2的下方。如圖1所示，對(duì)需要成像的區(qū)域應(yīng)用本實(shí)用新型的光譜儀， 即可得到窗掃所采集的干設(shè)立方體7。
[0016] 窗掃型傅里葉成像光譜儀在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上取消了狹縫對(duì)光能的限制，使光能量的利 用率提高2個(gè)數(shù)量級(jí)左右；此外，它更加體現(xiàn)出了成像光譜儀中"成像"的特點(diǎn)，即在數(shù)據(jù)采 集中的每一帖圖像，既是干設(shè)圖又是"景物"圖，實(shí)現(xiàn)了圖像信息與光譜信息的合二為一。圖 1是本實(shí)用新型提供的窗掃傅里葉變換成像光譜儀的光路原理，可W看出該系統(tǒng)與狹縫式 系統(tǒng)的主要區(qū)別在于把狹縫改為一個(gè)大孔徑的視場(chǎng)光欄。窗掃型傅里葉變換成像光譜儀的 干設(shè)圖采樣方式與推掃式系統(tǒng)有根本的區(qū)別。在FPA上的干設(shè)條紋是疊加在二維目標(biāo)圖像 上的。在采樣過(guò)程中，F(xiàn)PA表面每一點(diǎn)產(chǎn)生的光程差是保持恒定的，因此可W把窗掃式傅里 葉變換成像光譜儀歸結(jié)為空間調(diào)制干設(shè)系統(tǒng)。但是在采樣期間，目標(biāo)的二維圖像被連續(xù)平 移過(guò)FPA表面，因此每一行目標(biāo)圖像對(duì)應(yīng)的完整干設(shè)條紋需要通過(guò)一系列連續(xù)帖的采樣才 能獲得。在FPA面的沿窗掃方向上，光程差的增量與推掃式系統(tǒng)是完全相同的，即與干設(shè)點(diǎn) 位置的距離增量成正比。因此為了獲得目標(biāo)的等光程差干設(shè)信息，必須采用勻速掃描方式， 并且W相等的時(shí)間隔采集并保存窗口圖像。但是通過(guò)窗掃獲得的原始干設(shè)圖像立方體的數(shù) 據(jù)排列格式不同于推掃系統(tǒng)的數(shù)據(jù)立方體排列格式，因此需要對(duì)原始數(shù)據(jù)立方體進(jìn)行重新 排列。重組后的數(shù)據(jù)立方體排列格式與推掃系統(tǒng)完全相同；因此對(duì)重組后的數(shù)據(jù)立方體實(shí) 施傅里葉變換就得到光譜圖像數(shù)據(jù)立方體，其變換公式與推掃光譜儀系統(tǒng)完全相同，即；
[0017]

【權(quán)利要求】
1. 一種窗掃型傅里葉變換成像光譜儀，其特征在于；所述光譜儀包括動(dòng)鏡（1)、固定反 射鏡（2)、分束器（3)、焦平面探測(cè)器（4)、傅里葉變換透鏡（5)和視場(chǎng)光欄化），其中所述動(dòng) 鏡（1)與固定反射鏡（2)呈一定角度設(shè)置，視場(chǎng)光欄（6)與動(dòng)鏡（1)平行設(shè)置，傅里葉變換 透鏡巧）的光軸方向和視場(chǎng)光欄化）的光軸方向垂直，所述焦平面探測(cè)器（4)設(shè)置在傅里 葉變換透鏡巧）下方。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的窗掃型傅里葉變換成像光譜儀，其特征在于；所述視場(chǎng)光欄 (6)與窗掃方向平行。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的窗掃型傅里葉變換成像光譜儀，其特征在于：所述動(dòng)鏡（1) 和固定反射鏡（2)垂直設(shè)置。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的窗掃型傅里葉變換成像光譜儀，其特征在于；所述傅里葉變 換透鏡（5)設(shè)置在固定反射鏡（2)的下方。
【文檔編號(hào)】G01J3-45GK204286598SQ201420347014
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