[實用新型]基于微干涉陣列的緊湊型快照式光譜成像裝置

有效

• 申請號: 201922419632.2
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN211401425U
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 柏財勛;李立波;馮玉濤;范文慧;胡炳樑;李勇;暢晨光;李西杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J3/02;G01N21/25
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 王少文

本實用新型涉及一種快照式光譜成像裝置，特別涉及一種基于微干涉陣列的緊湊型快照式光譜成像裝置，解決了現有快照式光譜成像裝置難以滿足對溫室氣體測量時，需要成像裝置體積小、回訪頻率高、空間分辨率高和空間覆蓋率高的技術問題。該裝置的特殊在于：包括沿光路依次設置的成像物鏡、光闌、準直物鏡、濾光片、微干涉陣列、微光闌陣列、微透鏡陣列及大靶面探測器；微干涉陣列是由m乘n個厚度不同的干涉調制單元組成的m行n列的干涉調制單元陣列；位于第一行第一列的干涉調制單元最薄，每一行從第一列至第n列厚度依次遞增，從第2行起，該行第一列的厚度大于上一行最后一列的厚度；光闌單元及透鏡單元與干涉調制單元一一對應。

技術領域

本實用新型涉及一種快照式光譜成像裝置，特別涉及一種基于微干涉陣列的緊湊型快照式光譜成像裝置。

背景技術

溫室氣體(甲烷、二氧化碳等)是影響氣候變化、引起全球變暖的重要因素，提高溫室氣體的測量精度，可以更加準確的分析其來源。目前，溫室氣體監測技術面臨的技術挑戰主要有兩個：第一個是設計超緊湊的光學測量方案實現高穩定、高精度測量；第二個是提高監測的回訪頻率、空間分辨率和空間覆蓋率。

快照式光譜成像技術能夠同步獲取目標隨時間變化的二維空間信息、光譜信息，逐漸發展成為一項極具潛力的光譜測量手段。目前，常規的快照式光譜成像裝置主要包括濾光型和干涉型兩種。其中，濾光型快照式光譜成像裝置由于受到鍍膜工藝的限制，難以實現較高的光譜分辨率；而現有的干涉型快照式光譜成像裝置由于受到信號采樣點數的限制，光譜分辨率同樣難以提高，且體積較大。因此，現有的快照式光譜成像裝置均難以滿足對溫室氣體測量時，需要成像裝置體積小、回訪頻率高、空間分辨率高和空間覆蓋率高的應用要求。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種基于微干涉陣列的緊湊型快照式光譜成像裝置，以解決現有快照式光譜成像裝置難以滿足對溫室氣體測量時，需要成像裝置體積小、回訪頻率高、空間分辨率高和空間覆蓋率高的技術問題。

本實用新型所采用的技術方案是，一種基于微干涉陣列的緊湊型快照式光譜成像裝置，其特殊之處在于：

包括沿光路依次設置的成像物鏡、光闌、準直物鏡、濾光片、微干涉陣列、微光闌陣列、微透鏡陣列以及大靶面探測器；

所述微干涉陣列是由m乘n個干涉調制單元組成的m行n列的干涉調制單元陣列，其中m、n為大于等于2的自然數；所述干涉調制單元陣列的行方向與列方向均垂直于所述光路方向，所述干涉調制單元的厚度方向平行于所述光路方向，且m乘n個干涉調制單元靠近濾光片一側的端面位于同一平面上；所述m乘n個干涉調制單元的厚度均不相同，其中，位于第一行第一列的干涉調制單元最薄，每一行從第一列至第n列厚度依次遞增，且從第2行起，該行第一列的厚度大于上一行最后一列的厚度；

所述微光闌陣列中的光闌單元以及微透鏡陣列的透鏡單元均與微干涉陣列中的干涉調制單元一一對應；每個所述光闌單元的通光口徑均小于對應的干涉調制單元和透鏡單元的口徑。

進一步地，為了數據處理方便，所述干涉調制單元為正方形。

進一步地，所述微干涉陣列由未鍍膜的硅材料制成。

進一步地，所述微干涉陣列由經過鍍膜工藝處理的玻璃材料制成。

同時，本實用新型還公開了一種基于上述基于微干涉陣列的緊湊型快照式光譜成像裝置的成像方法，其特殊之處在于，包括以下步驟：

步驟1：來自待探測場景的入射光束經過成像物鏡成像在光闌所在位置，確定目標視場，消除雜散光束，有效光束透過光闌后出射；

步驟2：從步驟1中光闌出射的光束經過準直物鏡后，形成準直光束；

步驟3：步驟2形成的準直光束經過濾光片后，選通目標波段的光束透過濾光片出射，其它波段的光束被反射或吸收；