變間隙法布里-珀羅干涉式長(zhǎng)波紅外雙模光譜成像系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提出一種變間隙法布里?珀羅干涉式長(zhǎng)波紅外雙模光譜成像系統(tǒng)，包括前端成像物鏡、變間隙法布里?珀羅干涉儀、中繼鏡、長(zhǎng)波紅外探測(cè)器和信號(hào)處理系統(tǒng)；法布里?珀羅干涉儀由對(duì)稱(chēng)楔板和平行平板構(gòu)成，形成的干涉腔的空氣間隙漸變。該干涉儀相較于現(xiàn)有干涉儀，具有直線(xiàn)光路、體積緊湊的優(yōu)點(diǎn)。搭載平臺(tái)處于凝視狀態(tài)時(shí)，通過(guò)在垂直于光軸方向平移干涉儀，獲取視場(chǎng)內(nèi)目標(biāo)點(diǎn)在不同相位處干涉信息，對(duì)其傅里葉變換得到目標(biāo)的光譜信息；搭載平臺(tái)處于推掃模式時(shí)，干涉儀垂直于光軸對(duì)稱(chēng)放置，整個(gè)系統(tǒng)隨著搭載平臺(tái)對(duì)目標(biāo)場(chǎng)景進(jìn)行推掃，通過(guò)重排獲取視場(chǎng)內(nèi)目標(biāo)點(diǎn)在不同相位處的干涉信息，對(duì)其傅里葉變換得到目標(biāo)的光譜信息。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
變間隙法布里-珀羅干涉式長(zhǎng)波紅外雙模光譜成像系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于光譜成像領(lǐng)域，特別是涉及一種變間隙法布里-珀羅干涉式長(zhǎng)波紅外雙模光譜成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]干涉光譜成像技術(shù)通過(guò)在成像系統(tǒng)中加入干涉儀獲取成像目標(biāo)的干涉光強(qiáng)信息，利用傅里葉變換復(fù)原出成像目標(biāo)的光譜數(shù)據(jù)立方體，可實(shí)現(xiàn)高光通量探測(cè)，從而具有高空間分辨率和高光譜分辨率的優(yōu)點(diǎn)，在遙感成像、資源勘探、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用潛力。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)該類(lèi)光譜成像技術(shù)進(jìn)行了研究。根據(jù)選取干涉儀的不同，分為Michel son干涉式、Sagnac干涉儀、Mach-Zehnder干涉式等光譜成像系統(tǒng)。由于長(zhǎng)波紅外波段探測(cè)器相較于可見(jiàn)光波段靈敏度較低，因此要求匹配的光學(xué)系統(tǒng)F#較小，為此上述經(jīng)典的干涉成像光譜技術(shù)，一般需要體積較大的干涉儀，同時(shí)還可能需要多個(gè)物鏡進(jìn)行干涉成像，因此光機(jī)系統(tǒng)較難實(shí)現(xiàn)輕小型化。
[0003]國(guó)外期刊APPLIEDOPTICS Vol.47，N0.28發(fā)表的一篇論文《Performance of along-wave infrared hyperspectral imager using a Sagnac interferometer and anuncooled microbolometer array》中介紹了一種由三面反射鏡及一個(gè)分束鏡構(gòu)成的Sagnac干涉式長(zhǎng)波紅外光譜成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)旋轉(zhuǎn)分束鏡產(chǎn)生橫向剪切量，整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)整體推掃獲得每個(gè)目標(biāo)點(diǎn)完整的干涉信息，經(jīng)傅里葉變換得到目標(biāo)點(diǎn)光譜信息。該光譜成像儀的主要缺點(diǎn)是:首先，該系統(tǒng)在F# = 5的條件下，體積已經(jīng)較大，若該技術(shù)用于近距離目標(biāo)光譜探測(cè)，由于Sagnac干涉儀需放置在準(zhǔn)直光路中，此時(shí)系統(tǒng)需要兩個(gè)成像物鏡和一個(gè)準(zhǔn)直物鏡，儀器的體積受這些物鏡的限制，更難實(shí)現(xiàn)小型化;其次，射入Sagnac干涉儀的一束光經(jīng)過(guò)三面反射鏡的反射和分束鏡的透射進(jìn)行分光，系統(tǒng)不是直線(xiàn)光路，結(jié)構(gòu)體積難以緊湊，且反射鏡和分束鏡的輕微位移就會(huì)影響系統(tǒng)性能;此外，該系統(tǒng)只能適用于搭載平臺(tái)的推掃工作模式，若搭載平臺(tái)工作于凝視狀態(tài)，系統(tǒng)將無(wú)法獲取目標(biāo)點(diǎn)不同相位處的干涉信息，即無(wú)法獲取目標(biāo)的光譜信息。
[0004]國(guó)外期刊SPIEVol.7474發(fā)表的一篇論文《Novel miniaturized hyperspectralsensor for UAV and space applicat1n》中介紹了一種基于法布里-?羅干涉儀的光譜成像系統(tǒng)，工作于可見(jiàn)光近紅外波段。該系統(tǒng)可在RGB相機(jī)上不同區(qū)域處獲得三個(gè)不同波長(zhǎng)的二維圖像，通過(guò)改變法布里-珀羅干涉儀的空氣間隙來(lái)改變其出射的三個(gè)波長(zhǎng)值，從而獲得二維空間中不同目標(biāo)點(diǎn)在不同波長(zhǎng)處的光譜信息。該光譜成像儀的主要缺點(diǎn)是:首先，該系統(tǒng)工作于可見(jiàn)光近紅外波段，無(wú)法滿(mǎn)足無(wú)色毒氣等在長(zhǎng)波紅外波段具有特征峰的目標(biāo)探測(cè)；其次，系統(tǒng)是通過(guò)改變法布里-珀羅干涉儀的空氣間隙來(lái)改變其出射的波長(zhǎng)值，從而獲得二維空間中不同目標(biāo)點(diǎn)在不同波長(zhǎng)處的信息，因此需要一個(gè)精確的傳輸機(jī)構(gòu)控制法布里-珀羅干涉儀的空氣間隙;此外，搭載平臺(tái)處于推掃工作模式時(shí)，該系統(tǒng)在改變法布里-珀羅干涉儀的空氣間隙的同時(shí)，視場(chǎng)內(nèi)的目標(biāo)也在改變，無(wú)法獲取同一目標(biāo)點(diǎn)在不同波長(zhǎng)處的光譜信息，因此，該系統(tǒng)僅適用于搭載平臺(tái)的凝視工作模式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)波紅外光譜成像系統(tǒng)小型化、輕量化，同時(shí)進(jìn)一步還能夠適用于搭載平臺(tái)凝視和推掃兩種工作模式，為此，本發(fā)明提出了一種變間隙法布里-珀羅干涉式長(zhǎng)波紅外雙模光譜成像系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0007]所述一種變間隙法布里-珀羅干涉式長(zhǎng)波紅外雙模光譜成像系統(tǒng)，其特征在于:包括前端成像物鏡、變間隙法布里-珀羅干涉儀、中繼鏡、長(zhǎng)波紅外探測(cè)器和信號(hào)處理系統(tǒng)；
[0008]所述變間隙法布里-珀羅干涉儀由一塊對(duì)稱(chēng)楔板和一塊平行平板組成，對(duì)稱(chēng)楔板的頂棱與平行平板中心接觸，對(duì)稱(chēng)楔板的底平面與平行平板平行;對(duì)稱(chēng)楔板和平行平板采用在長(zhǎng)波紅外波段具有38%?48%反射率的材料；
[0009]前端成像物鏡、變間隙法布里-珀羅干涉儀、中繼鏡、長(zhǎng)波紅外探測(cè)器沿光路依次布置;前端成像物鏡、中繼鏡和長(zhǎng)波紅外探測(cè)器的光軸重合；當(dāng)所述長(zhǎng)波紅外光譜成像系統(tǒng)搭載平臺(tái)處于推掃工作模式時(shí)，變間隙法布里-珀羅干涉儀光軸與前端成像物鏡光軸重合；當(dāng)所述長(zhǎng)波紅外光譜成像系統(tǒng)搭載平臺(tái)處于凝視工作模式時(shí)，能夠沿垂直于變間隙法布里-珀羅干涉儀對(duì)稱(chēng)面方向移動(dòng)變間隙法布里-珀羅干涉儀，且移動(dòng)過(guò)程中變間隙法布里-珀羅干涉儀光軸與前端成像物鏡光軸平行；
[0010]前端成像物鏡對(duì)目標(biāo)進(jìn)行一次成像;變間隙法布里-珀羅干涉儀進(jìn)行干涉分光；中繼鏡會(huì)聚光束實(shí)現(xiàn)二次成像并產(chǎn)生干涉條紋;長(zhǎng)波紅外探測(cè)器獲取目標(biāo)空間信息和干涉信息，信號(hào)處理系統(tǒng)對(duì)長(zhǎng)波紅外探測(cè)器獲取的目標(biāo)空間信息和干涉信息進(jìn)行處理和顯示。
[0011]進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述一種變間隙法布里-珀羅干涉式長(zhǎng)波雙模紅外光譜成像系統(tǒng)，其特征在于:還包括平移臺(tái)；變間隙法布里-珀羅干涉儀固定在所述平移臺(tái)上，平移臺(tái)能夠控制變間隙法布里-珀羅干涉儀沿垂直于變間隙法布里-珀羅干涉儀對(duì)稱(chēng)面方向移動(dòng)。
[0012]進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述一種變間隙法布里-珀羅干涉式長(zhǎng)波雙模紅外光譜成像系統(tǒng)，其特征在于:對(duì)稱(chēng)楔板和平行平板采用鍺材料。
[0013]進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述一種變間隙法布里-珀羅干涉式長(zhǎng)波雙模紅外光譜成像系統(tǒng)，其特征在于:對(duì)稱(chēng)楔板楔角為37mrad。
[0014]進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述一種變間隙法布里-珀羅干涉式長(zhǎng)波雙模紅外光譜成像系統(tǒng)，其特征在于:對(duì)稱(chēng)楔板的入射面和平行平板的出射面鍍有增透膜。
[0015]進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述一種變間隙法布里-珀羅干涉式長(zhǎng)波雙模紅外光譜成像系統(tǒng)，其特征在于:變間隙法布里-珀羅干涉儀尺寸為20 X 20 X 5mm。
[0016]進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述一種變間隙法布里-珀羅干涉式長(zhǎng)波雙模紅外光譜成像系統(tǒng)，其特征在于:前端成像物鏡焦距75mm，F(xiàn)#為I，視場(chǎng)土 5°。
[0017]進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述一種變間隙法布里-珀羅干涉式長(zhǎng)波雙模紅外光譜成像系統(tǒng)，其特征在于:中繼鏡焦距25mm，F(xiàn)#為I，物像距滿(mǎn)足放大倍數(shù)β= 1.2:1。
[0018]進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述一種變間隙法布里-珀羅干涉式長(zhǎng)波雙模紅外光譜成像系統(tǒng)，其特征在于:長(zhǎng)波紅外探測(cè)器采用像素?cái)?shù)為640 X 480，像元大小17μπιΧ 17μπι，幀頻50Hz，響應(yīng)波段為8?12μπι的長(zhǎng)波紅外非制冷熱像儀。
[0019]有益效果[0020 ]本發(fā)明的整體技術(shù)效果體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
[0021](— )本發(fā)明的變間隙法布里-珀羅干涉式長(zhǎng)波紅外雙模光譜成像系統(tǒng)，選用的變間隙法布里-珀羅(F-P)干涉儀由一個(gè)楔角為37mrad的對(duì)稱(chēng)楔板和一個(gè)平行平板構(gòu)成，形成干涉腔的空氣間隙漸變。楔板和平行平板的材料選取在長(zhǎng)波紅外波段具有40%反射率的鍺，楔板的前表面和平行平板的后表面鍍?cè)鐾改?。通過(guò)前端成像物鏡成像進(jìn)入干涉儀的光束在空氣間隙中多次反射，最終經(jīng)過(guò)中繼鏡在探測(cè)器上形成多光束干涉條紋和二維空間圖像。整個(gè)變間隙法布里-珀羅干涉儀的尺寸為20 X 20 X 5mm。與采用三面反射鏡及一個(gè)分束鏡構(gòu)成的Sagnac干涉式長(zhǎng)波紅外光譜成像系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)相比，首先，本發(fā)明的系統(tǒng)F# =I，在保證系統(tǒng)靈敏度的前提下，整個(gè)系統(tǒng)體積較小，且只需通過(guò)調(diào)焦或更換前端成像物鏡就可實(shí)現(xiàn)近距離目標(biāo)探測(cè)，不需要額外的準(zhǔn)直物鏡;其次，F(xiàn)-P干涉儀具有直線(xiàn)光路、體積緊湊、調(diào)節(jié)簡(jiǎn)易、抗震性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。與工作于可見(jiàn)光近紅外波段，基于法布里-珀羅干涉儀的光譜成像系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明選用的變間隙法布里-珀羅(F-P)干涉儀不需要精確的傳輸機(jī)構(gòu)控制法布里-珀羅干涉儀的空氣間隙，通過(guò)對(duì)目標(biāo)干涉信息的傅里葉變換，獲取目標(biāo)的光譜信息。
[0022](二)本發(fā)明的變間隙法布里-珀羅干涉式長(zhǎng)波紅外雙模光譜成像系統(tǒng)，工作于長(zhǎng)波紅外波段，光學(xué)鏡頭及干涉儀所選材料均為長(zhǎng)波紅外波段材料，探測(cè)器選用的是響應(yīng)波段為8?12μπι的長(zhǎng)波紅外非制冷熱像儀。與工作于可見(jiàn)光近紅外波段，基于法布里-珀羅干涉儀的光譜成像系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明工作于長(zhǎng)波紅外波段，提升了系統(tǒng)對(duì)隱身、偽裝目標(biāo)及化學(xué)毒氣的光譜成像探測(cè)能力。
[0023](三)本發(fā)明的變間隙法布里-珀羅干涉式長(zhǎng)波紅外雙模光譜成像系統(tǒng)，可同時(shí)適用于搭載平臺(tái)凝視和推掃兩種工作模式。當(dāng)搭載平臺(tái)處于凝視工作狀態(tài)時(shí)，可通過(guò)在垂直于干涉儀對(duì)稱(chēng)面方向平移F-P干涉儀，獲取視場(chǎng)內(nèi)每個(gè)目標(biāo)點(diǎn)在不同相位處的干涉信息，并對(duì)其進(jìn)行傅里葉變換得到每個(gè)目標(biāo)的光譜信息；當(dāng)搭載平臺(tái)處于推掃工作模式時(shí)，F(xiàn)-P干涉儀垂直于光軸對(duì)稱(chēng)放置，相對(duì)整個(gè)系統(tǒng)保持固定，整個(gè)系統(tǒng)隨著搭載平臺(tái)對(duì)目標(biāo)場(chǎng)景進(jìn)行推掃，通過(guò)重排獲取視場(chǎng)內(nèi)每個(gè)目標(biāo)點(diǎn)在不同相位處的干涉信息，并對(duì)其進(jìn)行傅里葉變換得到每個(gè)目標(biāo)的光譜信息。與Sagnac干涉式長(zhǎng)波紅外光譜成像系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可同時(shí)適用于搭載平臺(tái)的凝視工作模式;與工作于可見(jiàn)光近紅外波段，基于法布里-珀羅干涉儀的光譜成像系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可同時(shí)適用于搭載平臺(tái)的推掃工作模式。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是本發(fā)明變間隙法布里-珀羅干涉式長(zhǎng)波紅外雙模光譜成像系統(tǒng)組成及光路示意圖。
[0025]圖2是本發(fā)明中變間隙法布里-珀羅干涉儀與電動(dòng)平移臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]其中:1、前端成像物鏡;2、變間隙法布里-珀羅干涉儀;3、中繼鏡;4、長(zhǎng)波紅外探測(cè)器;5、信號(hào)處理系統(tǒng);2-1、對(duì)稱(chēng)楔板的入射面;2-2楔面;2-3、平行平板入射面;2-4、平行平板出射面;2-5、電動(dòng)平移臺(tái)。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖及優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳述。
[0028]本發(fā)明的目的是要實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)波紅外光譜成像系統(tǒng)小型化、輕量化，并且能夠同時(shí)適用于搭載平臺(tái)凝視和推掃兩種工作模式，為此，本發(fā)明提出了一種變間隙法布里-珀羅干涉式長(zhǎng)波紅外雙模光譜成像系統(tǒng)，包括前端成像物鏡1、變間隙法布里-珀羅(F-P)干涉儀2、中繼鏡3、長(zhǎng)波紅外探測(cè)器4和信號(hào)處理系統(tǒng)5。
[0029]本發(fā)明的核心是變間隙法布里-珀羅干涉儀，如圖2所示，變間隙法布里-珀羅干涉儀由一塊楔角較小的對(duì)稱(chēng)楔板和一塊平行平板組成，對(duì)稱(chēng)楔板的頂棱與平行平板中心接觸，對(duì)稱(chēng)楔板的底平面與平行平板平行，形成干涉腔的空氣間隙漸變。為滿(mǎn)足系統(tǒng)波數(shù)分辨率的要求，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)稱(chēng)楔板的楔角為37mrad。為了使通過(guò)前端成像物鏡I進(jìn)入干涉儀的光束在空氣間隙中多次反射，最終經(jīng)過(guò)中繼鏡3在長(zhǎng)波紅外探測(cè)器4上形成多光束干涉條紋和二維空間圖像，對(duì)稱(chēng)楔板和平行平板采用在長(zhǎng)波紅外波段具有38 %?48 %反射率的材料，而本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，選取在長(zhǎng)波紅外波段具有40 %反射率的鍺，并且在對(duì)稱(chēng)楔板的入射面2-1和平行平板的出射面2-4鍍有增透膜。在滿(mǎn)足系統(tǒng)視場(chǎng)和結(jié)構(gòu)件裝夾余量，以及搭載平臺(tái)凝視狀態(tài)下所需的干涉儀平移行程的前提下，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，整個(gè)干涉儀的尺寸為20 X 20 X 5mm A-P干涉儀相較于Michelson干涉儀、Sagnac干涉儀和Mach-Zehnder干涉儀，具有直線(xiàn)光路、體積緊湊的優(yōu)點(diǎn)。
[0030]前端成像物鏡、變間隙法布里-珀羅干涉儀、中繼鏡、長(zhǎng)波紅外探測(cè)器沿光路依次布置;前端成像物鏡、中繼鏡和長(zhǎng)波紅外探測(cè)器的光軸重合。當(dāng)所述長(zhǎng)波紅外光譜成像系統(tǒng)搭載平臺(tái)處于推掃工作模式時(shí)，變間隙法布里-珀羅干涉儀光軸與前端成像物鏡光軸重合，相對(duì)整個(gè)系統(tǒng)保持固定，整個(gè)系統(tǒng)隨著搭載平臺(tái)對(duì)目標(biāo)場(chǎng)景進(jìn)行推掃，通過(guò)重排獲取視場(chǎng)內(nèi)每個(gè)目標(biāo)點(diǎn)在不同相位處的干涉信息，并對(duì)其進(jìn)行傅里葉變換得到每個(gè)目標(biāo)的光譜信息。當(dāng)所述長(zhǎng)波紅外光譜成像系統(tǒng)搭載平臺(tái)處于凝視工作模式時(shí)，能夠沿垂直于變間隙法布里-珀羅干涉儀對(duì)稱(chēng)面方向移動(dòng)變間隙法布里-珀羅干涉儀，且移動(dòng)過(guò)程中變間隙法布里-珀羅干涉儀光軸與前端成像物鏡光軸平行，獲取視場(chǎng)內(nèi)每個(gè)目標(biāo)點(diǎn)在不同相位處的干涉信息，并對(duì)其進(jìn)行傅里葉變換得到每個(gè)目標(biāo)的光譜信息;在搭載平臺(tái)凝視狀態(tài)下，為使得干涉儀可沿垂直于對(duì)稱(chēng)面方向來(lái)回平移，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，將整個(gè)干涉儀固定在一個(gè)80 X 65 X 20mm的電動(dòng)平移臺(tái)2-5上；為滿(mǎn)足采樣速度和采樣精度要求，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，所選電動(dòng)平移臺(tái)的最小平移速度不低于2mm/s，平移位置精度2 Ιμπι。
[0031]前端成像物鏡I實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)一次成像的功能，在與變間隙法布里-珀羅(F-P)干涉儀2匹配視場(chǎng)和滿(mǎn)足整個(gè)系統(tǒng)靈敏度要求的前提下，為使整個(gè)系統(tǒng)小型化，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，前端成像物鏡I的焦距為75mm，F(xiàn)#為I，視場(chǎng)±5°。
[0032]正如圖1所示，中繼鏡3會(huì)聚光束實(shí)現(xiàn)二次成像和產(chǎn)生干涉條紋的作用。在滿(mǎn)足與前端成像物鏡光瞳匹配和整個(gè)系統(tǒng)靈敏度要求的前提下，為使整個(gè)系統(tǒng)小型化，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，中繼鏡3的焦距為25mm，F(xiàn)#為I;為滿(mǎn)足2倍采樣頻率的要求，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，中繼鏡3的物像距需滿(mǎn)足放大倍數(shù)β=1.2:1;為使整個(gè)系統(tǒng)在8?12μπι波段范圍內(nèi)像質(zhì)清晰，本優(yōu)選例中，整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)(包括前端成像物鏡I和中繼鏡3)像質(zhì)優(yōu)化結(jié)果為，均方根彌散圓在三個(gè)視場(chǎng)(O視場(chǎng)、0.7視場(chǎng)和I視場(chǎng))均小于一個(gè)像元，在探測(cè)器像元對(duì)應(yīng)的30線(xiàn)對(duì)處MTF均大于0.5，三個(gè)視場(chǎng)的畸變小于I %。
[0033]正如圖1所示，探測(cè)器4可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)空間信息和干涉信息的同時(shí)獲取和記錄功能。為滿(mǎn)足系統(tǒng)視場(chǎng)和空間分辨率要求，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，選取的長(zhǎng)波紅外非制冷熱像儀的像素?cái)?shù)為640 X 480，像元大小為17μηι X 17μηι;為滿(mǎn)足采樣速度的要求，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，選取的長(zhǎng)波紅外非制冷熱像儀的幀頻為50Hz。
[0034]正如圖1所示，信號(hào)處理系統(tǒng)5實(shí)現(xiàn)熱像儀獲取的圖像信號(hào)的處理和顯示功能。本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，信號(hào)處理系統(tǒng)5主要實(shí)現(xiàn)的信號(hào)處理功能包括:圖像的采集、重排，干涉條紋的提取、切趾、光譜反演和相位校正，整個(gè)系統(tǒng)的光譜定標(biāo)和輻射定標(biāo)。
[0035]最終本實(shí)施例得到的整個(gè)系統(tǒng)波數(shù)分辨率為1cnf15Fft=I;波長(zhǎng)范圍:8?12μπι;視場(chǎng):±5°。本發(fā)明為長(zhǎng)波紅外光譜成像輕小型化，及可適應(yīng)更多應(yīng)用平臺(tái)提供了一種有效技術(shù)途徑。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種變間隙法布里-珀羅干涉式長(zhǎng)波紅外雙模光譜成像系統(tǒng)，其特征在于:包括前端成像物鏡、變間隙法布里-珀羅干涉儀、中繼鏡、長(zhǎng)波紅外探測(cè)器和信號(hào)處理系統(tǒng)； 所述變間隙法布里-珀羅干涉儀由一塊對(duì)稱(chēng)楔板和一塊平行平板組成，對(duì)稱(chēng)楔板的頂棱與平行平板中心接觸，對(duì)稱(chēng)楔板的底平面與平行平板平行;對(duì)稱(chēng)楔板和平行平板采用在長(zhǎng)波紅外波段具有38%?48%反射率的材料； 前端成像物鏡、變間隙法布里-珀羅干涉儀、中繼鏡、長(zhǎng)波紅外探測(cè)器沿光路依次布置；前端成像物鏡、中繼鏡和長(zhǎng)波紅外探測(cè)器的光軸重合；當(dāng)所述長(zhǎng)波紅外光譜成像系統(tǒng)搭載平臺(tái)處于推掃工作模式時(shí)，變間隙法布里-珀羅干涉儀光軸與前端成像物鏡光軸重合;當(dāng)所述長(zhǎng)波紅外光譜成像系統(tǒng)搭載平臺(tái)處于凝視工作模式時(shí)，能夠沿垂直于變間隙法布里-珀羅干涉儀對(duì)稱(chēng)面方向移動(dòng)變間隙法布里-珀羅干涉儀，且移動(dòng)過(guò)程中變間隙法布里-珀羅干涉儀光軸與前端成像物鏡光軸平行； 前端成像物鏡對(duì)目標(biāo)進(jìn)行一次成像;變間隙法布里-珀羅干涉儀進(jìn)行干涉分光；中繼鏡會(huì)聚光束實(shí)現(xiàn)二次成像并產(chǎn)生干涉條紋;長(zhǎng)波紅外探測(cè)器獲取目標(biāo)空間信息和干涉信息，信號(hào)處理系統(tǒng)對(duì)長(zhǎng)波紅外探測(cè)器獲取的目標(biāo)空間信息和干涉信息進(jìn)行處理和顯示。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種變間隙法布里-珀羅干涉式長(zhǎng)波雙模紅外光譜成像系統(tǒng)，其特征在于:還包括平移臺(tái)；變間隙法布里-珀羅干涉儀固定在所述平移臺(tái)上，平移臺(tái)能夠控制變間隙法布里-珀羅干涉儀沿垂直于變間隙法布里-珀羅干涉儀對(duì)稱(chēng)面方向移動(dòng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種變間隙法布里-珀羅干涉式長(zhǎng)波雙模紅外光譜成像系統(tǒng)，其特征在于:對(duì)稱(chēng)楔板和平行平板采用鍺材料。4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述一種變間隙法布里-珀羅干涉式長(zhǎng)波雙模紅外光譜成像系統(tǒng)，其特征在于:對(duì)稱(chēng)楔板楔角為37mrad。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種變間隙法布里-珀羅干涉式長(zhǎng)波雙模紅外光譜成像系統(tǒng)，其特征在于:對(duì)稱(chēng)楔板的入射面和平行平板的出射面鍍有增透膜。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種變間隙法布里-珀羅干涉式長(zhǎng)波雙模紅外光譜成像系統(tǒng)，其特征在于:變間隙法布里-珀羅干涉儀尺寸為20 X 20 X 5mm。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種變間隙法布里-珀羅干涉式長(zhǎng)波雙模紅外光譜成像系統(tǒng)，其特征在于:前端成像物鏡焦距75mm，F(xiàn)#為I，視場(chǎng)土 5°。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種變間隙法布里-珀羅干涉式長(zhǎng)波雙模紅外光譜成像系統(tǒng)，其特征在于:中繼鏡焦距25mm，F(xiàn)#為I，物像距滿(mǎn)足放大倍數(shù)β= 1.2:1。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種變間隙法布里-珀羅干涉式長(zhǎng)波雙模紅外光譜成像系統(tǒng)，其特征在于:長(zhǎng)波紅外探測(cè)器采用像素?cái)?shù)為640 X 480，像元大小17μπιΧ 17μπι，幀頻50Hz，響應(yīng)波段為8?12μπι的長(zhǎng)波紅外非制冷熱像儀。
【文檔編號(hào)】G01J3/45GK105823558SQ201610268522
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年4月27日
【發(fā)明人】張芳, 高教波, 趙宇潔, 吳江輝, 王楠, 孟合民, 劉方, 孫丹丹
【申請(qǐng)人】西安應(yīng)用光學(xué)研究所