[發(fā)明專利]空間外差干涉超光譜成像裝置及方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210563394.2
• 申請(qǐng)日: 2012-12-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103033265A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李建欣;孟鑫;史今賽;張玉梅;郭仁慧;沈華;馬駿;朱日宏;陳磊;何勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01J3/45
• 分類號(hào): G01J3/45
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國(guó)

1.一種空間外差干涉超光譜成像裝置，其特征在于，包括沿光路方向依次共軸設(shè)置的前置物鏡(1)、狹縫(2)、準(zhǔn)直物鏡(3)、光柵型邁克爾遜干涉系統(tǒng)(4)、后置成像系統(tǒng)(5)和信號(hào)處理系統(tǒng)(6)；其中狹縫(2)位于前置物鏡(1)的焦面上，且狹縫(2)位于準(zhǔn)直物鏡(3)的前焦面上；光柵型邁克爾遜干涉系統(tǒng)(4)包括分束器(41)、第一衍射光柵(42)、第二衍射光柵(43)、第一棱鏡(44)、第二棱鏡(45)，其中第一衍射光柵(42)、第二衍射光柵(43)分別與各自的光軸正交面成Littrow角θ傾斜放置，且在分束器(41)與第一衍射光柵(42)之間放置第一棱鏡(44)，在分束器與第二衍射光柵(43)之間放置第二棱鏡(45)；后置成像系統(tǒng)(5)包括沿光路走向依次設(shè)置的第一成像物鏡(51)、第二成像物鏡(52)、柱面鏡(53)、探測(cè)器(54)；信號(hào)處理系統(tǒng)(6)與探測(cè)器(54)相連；所有光學(xué)元件相對(duì)于基底同軸等高，即相對(duì)于光學(xué)平臺(tái)或儀器底座同軸等高。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間外差干涉超光譜成像裝置，其特征在于光柵型邁克爾遜干涉系統(tǒng)(4)中第一棱鏡(44)、第二棱鏡(45)用于擴(kuò)展視場(chǎng)，滿足以下條件：

式中，n為棱鏡材料折射率，為棱鏡入射角，θ為光柵入射角即Littrow角。

3.一種基于權(quán)利要求1所述的空間外差干涉超光譜成像裝置的成像方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步，來(lái)自目標(biāo)各點(diǎn)的入射光經(jīng)過(guò)前置物鏡(1)，并在狹縫(2)所在平面成像；

第二步，通過(guò)狹縫(2)的光束經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直物鏡(3)后以平行光束形式進(jìn)入光柵型邁克爾遜干涉系統(tǒng)(4)，平行光束被光柵型邁克爾遜干涉系統(tǒng)(4)分成兩個(gè)平面波，并發(fā)生干涉，形成干涉條紋；

第三步，干涉條紋依次經(jīng)過(guò)后置成像系統(tǒng)(5)中的第一成像物鏡(51)、第二成像物鏡(52)和柱面鏡(53)后，狹縫上沿狹縫方向的不同視場(chǎng)點(diǎn)的干涉強(qiáng)度分布被柱面鏡(53)后焦面處的探測(cè)器(54)的不同行接收，從而得到攜帶有一維空間信息和干涉信息的目標(biāo)圖像；推掃目標(biāo)，探測(cè)器(54)即可獲取攜帶有二維空間信息和每列干涉信息的目標(biāo)圖像，并將帶有二維空間信息和每列干涉信息的目標(biāo)圖像轉(zhuǎn)化為電信號(hào)進(jìn)入信號(hào)處理系統(tǒng)(6)；

第四步，信號(hào)處理系統(tǒng)(6)從收到的電信號(hào)中提取目標(biāo)各點(diǎn)不同光程差下的干涉數(shù)據(jù)，并對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換獲取目標(biāo)各點(diǎn)的光譜信息及各個(gè)譜段的二維圖像信息。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空間外差干涉超光譜成像裝置的成像方法，其特征在于：第二步所述的光柵型邁克爾遜干涉系統(tǒng)(4)具體工作方法為：平行光束經(jīng)過(guò)分束器(41)分為強(qiáng)度相等的第一反射光和第一透射光兩支：第一反射光經(jīng)過(guò)第一棱鏡(44)入射到第一衍射光柵(42)上，被第一衍射光柵(42)衍射后返回到分束器(41)，形成第二反射光和第二透射光兩支；第一透射光經(jīng)過(guò)第二棱鏡(45)入射到第二衍射光柵(43)上，被第二衍射光柵(43)衍射后返回到分束器(41)，形成第三反射光和第三透射光兩支；經(jīng)過(guò)分束器(41)的第二透射光和第三反射光發(fā)生干涉。