[發明專利]基于多級微反射鏡的時空聯合調制紅外成像光譜儀

有效

• 申請號: 201410086329.4
• 申請日: 2014-03-10
• 公開（公告）號: CN103913232A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 呂金光;秦余欣;梁中翥;王維彪;梁靜秋;田超
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01J3/45
• 分類號: G01J3/45
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 陶尊新

技術領域

本發明涉及成像光譜探測技術領域，涉及一種成像光譜儀器，具體的說是涉及一種以基于多級微反射鏡的干涉系統為核心的靜態大孔徑時空聯合調制傅里葉變換成像光譜儀器。

背景技術

成像光譜技術為成像技術與光譜技術的有機結合，是近年來發展比較迅速的一項融光學、光譜學、精密機械、電子技術及計算機技術于一體的高新科技。成像光譜儀作為在成像光譜技術的基礎上發展起來的新一代光學遙感器，既可獲取目標的圖像信息，又可從獲得的光譜圖像數據中得出物質的光譜特征，從而揭示各種目標的光譜特性、存在狀況以及物質成份。成像光譜儀的光學系統一般由望遠系統和光譜儀系統組成，在其成像焦平面上用面陣列探測器采集數據，航天器沿飛行軌跡方向推掃成像。經典的成像光譜儀主要是棱鏡色散和光柵色散型成像光譜儀，新型的成像光譜儀主要是傅里葉變換成像光譜儀。

傅里葉變換成像光譜儀根據其干涉圖調制方式的不同，主要有時間調制傅里葉變換成像光譜儀和空間調制傅里葉變換成像光譜儀。時間調制型傅里葉變換成像光譜儀通過一個定鏡和一個動鏡掃描對干涉級次進行時間調制，經過一個掃描周期之后，每一個像素就可以獲得一個完整的光譜。時間調制型傅里葉變換成像光譜儀由于需要一套高精度的動鏡驅動系統，對擾動比較敏感，對機械掃描精度要求也高，從而降低了儀器的穩定性和可靠性。而對于空間調制傅里葉變換成像光譜儀，其目標的狹縫像在與狹縫像垂直的方向上展開為各個干涉級次的干涉圖，從而每一行與狹縫垂直方向的像素就可以獲得狹縫上每一點的光譜信息。空間調制傅里葉變換成像光譜儀由于需要一個約束目標空間分辨率的狹縫，從而限制了系統的光通量，降低了系統的信噪比。

本發明提出的基于多級微反射鏡的時空聯合調制傅里葉變換成像光譜儀，是一種在成像系統中加入改進邁克爾遜干涉儀的成像光譜儀器，由于取消了時間調制型傅里葉變換成像光譜儀的動鏡驅動系統和空間調制型傅里葉變換成像光譜儀中的狹縫，因此具有穩定性好、可靠性強、光通量大、信噪比高等優點。

發明內容

本發明為解決現有時間調制干涉成像光譜技術中穩定性不強與空間調制干涉成像光譜技術中光通量不高的技術問題，提供一種基于多級微反射鏡的時空聯合調制紅外成像光譜儀。

基于多級微反射鏡的時空聯合調制紅外成像光譜儀，包括前置成像系統、分束器、平面反射鏡、多級微反射鏡、后置成像系統和面陣探測器；目標光束經前置成像系統入射至分束器分成兩束光，一束光經分束器反射至平面反射鏡上成像為第一像點，另一束光經分束器透射至多級階梯微反射鏡某個階梯反射面成像為第二像點；所述第一像點和第二像點發出的光分別經分束器透射和反射后入射至后置成像系統成像，所述焦平面探測器接收成像信息；

設定多級微反射鏡的階梯步長為d，階梯寬度為a，階梯長度為L，則多級微反射鏡的第n級階梯面與平面反射鏡之間的距離為nd，實像點A1與虛像點A2之間的光程差為2nd；

設定系統的光譜帶寬為BW，系統的光譜分辨率為Δν，則根據采樣定理，多級微反射鏡的階梯步長d與總的階梯級數N應分別滿足如下公式

d≤14BW,N≥2BWΔv.]]>

本發明的有益效果：本發明的基于多級微反射鏡的時空聯合調制傅里葉變換成像光譜儀，干涉系統采用多級微反射鏡對光程差進行調制，避免了時間調制干涉系統中高精度的動鏡驅動系統的制作與控制困難，靜態結構增加了系統的穩定性與可靠性，延長了了系統的使用壽命；并且由于多級微反射鏡對光程差同步采樣，提高了系統的實時性。

本發明的基于多級微反射鏡的時空聯合調制傅里葉變換成像光譜儀，利用多級微反射鏡和平面鏡接收前置成像系統所成的目標像，取消了空間調制干涉成像光譜儀中的狹縫，大的相對孔徑增加了系統的光通量，提高了系統的信噪比。

附圖說明

圖1是本發明的基于多級微反射鏡的時空聯合調制傅里葉變換成像光譜儀原理結構圖；

圖2是圖1中所示具體實施方式中的前置光學系統像方遠心光路示意圖；