一種成像傅里葉變換光譜測(cè)量用掃描干涉儀裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種新型的成像傅里葉變換光譜測(cè)量用掃描干涉儀裝置，由一個(gè)分束器、一個(gè)動(dòng)臂和一個(gè)靜臂組成；其特征在于所述動(dòng)臂和靜臂為光路折疊結(jié)構(gòu)，且共享同一個(gè)固定的雙面平面反射鏡，此平面反射鏡的兩個(gè)反射面分別垂直反射動(dòng)臂和靜臂的入射光束返回至分束器；所述靜臂光路插有補(bǔ)償板，以補(bǔ)償兩臂之間光程差。動(dòng)臂光路的折疊結(jié)構(gòu)能夠很好地克服邁克爾遜干涉儀動(dòng)鏡掃描中的光束傾斜和橫移問(wèn)題，靜臂光路中插入補(bǔ)償板可以降低成像傅里葉變換光譜測(cè)量對(duì)面陣探測(cè)器動(dòng)態(tài)范圍的高要求，兩臂光路的折疊和共用同一雙面平面反射鏡可以減小掃描干涉儀的體積。據(jù)其構(gòu)建的成像傅里葉變換光譜儀更為小型緊湊，可在物理、生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、食品、環(huán)保、遙感、航天等多領(lǐng)域產(chǎn)生良好的應(yīng)用效益。
【專利說(shuō)明】一種成像傅里葉變換光譜測(cè)量用掃描干涉儀裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及一種成像傅里葉變換光譜測(cè)量用掃描干涉儀裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]成像傅里葉變換光譜儀采用面陣探測(cè)器代替單點(diǎn)探測(cè)器，拓展了普通傅里葉變換光譜儀的空間分辨能力，能夠?qū)Υ郎y(cè)目標(biāo)的二維空間圖像信息和一維光譜信息同時(shí)獲取，實(shí)現(xiàn)成像光譜(或稱光譜成像)測(cè)量。在恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)下，成像傅里葉變換光譜儀能夠很好的繼承一般傅里葉變換光譜儀的若干光譜測(cè)量?jī)?yōu)點(diǎn)，如:1多通道、2高光通量、3高光譜測(cè)量精度、4寬測(cè)量波段、5高/可調(diào)諧光譜分辨率、6全波段分辨率一致。豐富的空間和光譜信息獲取能力使得成像傅里葉變換光譜儀在物理、生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、食品、環(huán)保、遙感、航天等多個(gè)領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
[0003]典型成像傅里葉變換光譜儀的核心是邁克爾遜干涉儀，其基本結(jié)構(gòu)及工作原理如圖1所示。成像傅里葉變換光譜儀系統(tǒng)還包括光源、光收集系統(tǒng)、面陣探測(cè)器和主控計(jì)算機(jī)等部分。待測(cè)目標(biāo)發(fā)出的光經(jīng)光譜儀前端的光收集系統(tǒng)收集準(zhǔn)直后進(jìn)入邁克爾遜干涉儀，干涉儀的分束器(半透半反鏡)將其平分為透射和反射兩個(gè)光束，一束射向動(dòng)鏡，另一束射向定鏡；兩束光分別被定鏡和動(dòng)鏡反射后回到分束器重新相遇，經(jīng)分束器再次分束；在干涉儀出射的兩路重合光束光程差小于光源相干長(zhǎng)度條件下，二者產(chǎn)生干涉；出射干涉光束經(jīng)筒鏡聚焦成像至面陣探測(cè)器；當(dāng)動(dòng)鏡在干涉儀兩臂零光程差附近作直線往復(fù)掃描時(shí)，計(jì)算機(jī)控制探測(cè)器記錄一系列干涉圖像，該系列數(shù)字圖像相同像素位置處的數(shù)值構(gòu)成該處光信號(hào)的離散干涉圖樣；根據(jù)傅里葉變換光譜技術(shù)原理，計(jì)算機(jī)對(duì)目標(biāo)圖像所有像素位置的干涉圖樣進(jìn)行快速離散傅里葉變換處理，即可得到待測(cè)目標(biāo)的數(shù)字圖像和像上所有像素處的光譜，實(shí)現(xiàn)成像光譜測(cè)量。
[0004]典型的邁克爾遜干涉儀是一種掃描干涉儀，其動(dòng)鏡為平面反射鏡，在工作時(shí)由機(jī)械致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)做平行于光軸的直線往復(fù)掃描運(yùn)動(dòng)。但是任何機(jī)械驅(qū)動(dòng)機(jī)制均無(wú)法保證動(dòng)鏡的絕對(duì)直線掃描，因此平面鏡在掃面過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生傾斜，這將使平面鏡反射回的光束產(chǎn)生更大的傾斜，以至無(wú)法與另一路參考光束保持光學(xué)平行，也即無(wú)法與其在分束器重新會(huì)和時(shí)重合。由于傅里葉變換光譜儀的光譜分辨率與動(dòng)鏡掃描光程成正比(掃描距離越長(zhǎng)光譜分辨率越高)，因此當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)高光譜分辨率時(shí)，掃描距離的加長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致這一傾斜更加嚴(yán)重。動(dòng)鏡傾斜不僅影響兩路光束在探測(cè)器上所成圖像的重合，導(dǎo)致像質(zhì)下降，而且會(huì)降低每個(gè)像素處的干涉襯比度，甚至無(wú)法形成干涉，從而無(wú)法實(shí)現(xiàn)光譜測(cè)量。
[0005]空心角錐回射器由三個(gè)相互垂直的反射面組成，其特點(diǎn)是入射光束在其內(nèi)部經(jīng)三次反射后產(chǎn)生回射，回射光束與入射光束保持高度平行，因此具有出入射光束平行自補(bǔ)償機(jī)制。利用空心角錐回射器作為邁克爾遜干涉儀動(dòng)鏡，即使在掃描過(guò)程中產(chǎn)生微小的傾斜，由于其自補(bǔ)償機(jī)制，可以有效地克服動(dòng)鏡反射光束傾斜。但是，雖然空心角錐回射器可以保證入射反射光束平行，卻會(huì)引入反射光束相對(duì)入射光束的橫移。由于筒鏡的不完美，這種橫移會(huì)導(dǎo)致兩束光束經(jīng)其聚焦后的成像質(zhì)量下降甚至干涉消失，影響成像光譜測(cè)量。而且，由于光束在角錐回射器內(nèi)部的三次反射，使得干涉儀動(dòng)臂光程大大加長(zhǎng)；根據(jù)傅里葉變換光譜技術(shù)原理，為保證動(dòng)鏡掃描范圍可以覆蓋干涉儀零光程差位置，參考臂光程也不得不相應(yīng)延長(zhǎng)。這樣大大增加了以其為動(dòng)鏡的掃描干涉儀所占用的空間，不利于據(jù)此構(gòu)建的成像傅里葉變換光譜儀的小型化和緊湊化。
[0006]另外，傳統(tǒng)的成像傅里葉變換光譜儀在測(cè)量中目標(biāo)圖像的最亮像素和最暗像素處所形成的干涉峰光強(qiáng)可能會(huì)跨越極大的范圍，這對(duì)面陣探測(cè)器的動(dòng)態(tài)范圍提出了極為苛刻的要求。若面陣探測(cè)器的像素動(dòng)態(tài)范圍不夠大，則極易導(dǎo)致亮像素處干涉信號(hào)測(cè)量的飽和或暗像素處干涉過(guò)于微弱而無(wú)法探測(cè)的后果。從而劣化光譜儀的光譜測(cè)量。
[0007]鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明中敘述的成像傅里葉變換光譜測(cè)量用掃描干涉儀裝置采用一種光路折疊的干涉儀動(dòng)、靜臂結(jié)構(gòu)，能夠有效地克服邁克爾遜干涉儀動(dòng)鏡掃描中的光束傾斜和橫移問(wèn)題，減小成像傅里葉變換光譜儀的整體體積使其更為小型緊湊，還可以降低成像傅里葉變換光譜測(cè)量對(duì)面陣探測(cè)器動(dòng)態(tài)范圍的高要求。
[0008]本發(fā)明提出一種新型的成像傅里葉變換光譜測(cè)量用掃描干涉儀裝置，包括一個(gè)分束器，一個(gè)動(dòng)臂和一個(gè)靜臂(參考臂)，其特征在于所述動(dòng)臂和靜臂共享同一個(gè)固定的雙面平面反射鏡，此平面反射鏡的兩個(gè)反射面分別垂直反射動(dòng)臂和靜臂的入射光束返回至分束器；所述靜臂光路插有補(bǔ)償板，以補(bǔ)償兩臂之間光程差。其動(dòng)臂由一個(gè)空心角錐回射器和一個(gè)固定的雙面平面反射鏡組成光路折疊結(jié)構(gòu)，其中的空心角錐回射器由一個(gè)直線平移臺(tái)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)光程掃描，其靜臂由同一雙面平面反射鏡、一塊光程補(bǔ)償板和一個(gè)45°反射鏡組成光路折疊結(jié)構(gòu)。動(dòng)臂光路的折疊結(jié)構(gòu)能夠很好地克服邁克爾遜干涉儀動(dòng)鏡掃描中的光束傾斜和橫移問(wèn)題，靜臂光路中插入補(bǔ)償板可以降低成像傅里葉變換光譜測(cè)量對(duì)面陣探測(cè)器動(dòng)態(tài)范圍的高要求，兩臂光路的折疊和共用同一雙面平面反射鏡可以減小掃描干涉儀的體積，使據(jù)其構(gòu)建的成像傅里葉變換光譜儀更為小型緊湊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]一種成像傅里葉變換光譜測(cè)量用掃描干涉儀裝置，由一個(gè)分束器，一個(gè)動(dòng)臂和一個(gè)靜臂組成，靜臂也稱參考臂，其特征在于所述動(dòng)臂和靜臂共享同一個(gè)固定的雙面平面反射鏡，此平面反射鏡的兩個(gè)反射面分別垂直反射動(dòng)臂和靜臂的入射光束返回至分束器；所述靜臂光路插有補(bǔ)償板，以補(bǔ)償兩臂之間光程差。
[0010]一種成像傅里葉變換光譜測(cè)量用掃描干涉儀裝置，其特征在于所述分束器是非偏振50: 50分光比型分束器，所述分束器位于成像傅里葉變換光譜儀光收集系統(tǒng)產(chǎn)生的準(zhǔn)直光路上，經(jīng)分束器分束的透射和反射光束互相垂直，干涉儀的入射光束與出射光束互相垂直；所述分束器是常規(guī)的立方體分束器，或是一種45°平行四邊體分束器。
[0011]一種成像傅里葉變換光譜測(cè)量用掃描干涉儀裝置，其特征在于所述動(dòng)臂由一個(gè)空心角錐回射器、一個(gè)直線平移臺(tái)和一個(gè)固定的雙面平面反射鏡組成，所述空心角錐回射器位于所述分束器的透射光路上，且錐角背向所述立體分束器，所述空心角錐回射器的直線往復(fù)掃描運(yùn)動(dòng)由其所處的直線平移臺(tái)驅(qū)動(dòng)，所述固定的雙面平面反射鏡的反射面垂直于所述角錐回射器的回射光路。
[0012]一種成像傅里葉變換光譜測(cè)量用掃描干涉儀裝置，其特征在于所述靜臂由同一個(gè)雙面平面反射鏡、一塊光程差補(bǔ)償板和一個(gè)45°反射鏡組成；所述45°反射鏡位于靜臂光路上，其反射面與其入射光路成45°角；所述補(bǔ)償板的入射和出射面垂直于所述45°反射鏡的反射光路，所述固定的雙面平面反射鏡反射面垂直于所述45°反射鏡的反射光路。
[0013]一種45°平行四邊體分束器，其特征在于所述平行四邊體分束器為實(shí)心玻璃，兩相鄰工作面所夾銳角為45° ,—對(duì)相對(duì)的平行的工作面為分光面和反光面,另一對(duì)相對(duì)的平行的工作面為光束出入射面；分光工作面加鍍多層介質(zhì)膜，反光工作面加鍍金屬膜，兩個(gè)直邊出入射工作面加鍍?cè)鐾改ぁ?br> [0014]一種成像傅里葉變換光譜測(cè)量用掃描干涉儀裝置，其特征在于所述45°反射鏡是平面反射鏡，或是斜面鍍金屬膜的45°玻璃直角棱鏡；采用玻璃直角棱鏡作為45°反射鏡可以起到補(bǔ)償板增加光程的作用，其出入射工作面加鍍?cè)鐾改ぁ?br> [0015]一種成像傅里葉變換光譜測(cè)量用掃描干涉儀裝置，其特征在于所述雙面平面反射鏡的兩個(gè)工作面平行，為雙面鍍金屬膜的玻璃平板，或單面鍍金屬膜的實(shí)心玻璃平板；采用單面鍍金屬膜的玻璃平板作為反射鏡時(shí)，金屬鍍膜面朝向空心角錐反射器，另一面加鍍?cè)鐾改?，玻璃基板可以起到補(bǔ)償板增加光程的作用。
[0016]一種成像傅里葉變換光譜測(cè)量用掃描干涉儀裝置，其特征在于從垂直于所述空心角錐回射器口徑面上看進(jìn)去，圓形口徑被對(duì)稱分成了大小相等的6個(gè)扇形區(qū)域；旋轉(zhuǎn)調(diào)整所述空心角錐回射器，使其入射光束和出射光束處于所述6個(gè)扇形區(qū)域中一對(duì)對(duì)稱相對(duì)的扇形區(qū)域內(nèi)。
[0017]本發(fā)明的有益效果為:1)有效地克服邁克爾遜干涉儀動(dòng)鏡掃描中的光束傾斜和橫移問(wèn)題，2)減小掃描干涉儀的整體體積，3)降低成像傅里葉變換光譜測(cè)量對(duì)面陣探測(cè)器的動(dòng)態(tài)范圍高要求。本發(fā)明十分利于成像傅里葉變換光譜儀的小型化、緊湊化以及成本降低。據(jù)此實(shí)現(xiàn)的成像傅里葉變換光譜儀可在物理、生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、食品、環(huán)保、遙感、航天等多領(lǐng)域產(chǎn)生良好的應(yīng)用效益。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明【背景技術(shù)】中的成像傅里葉變換光譜儀結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖
[0019]圖2、圖3、圖4、圖5均為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中成像傅里葉變換光譜測(cè)量用掃描干涉儀裝置的結(jié)構(gòu)示意圖
[0020]圖6為圖2、圖3、圖4、圖5中3的P向結(jié)構(gòu)示意圖
[0021]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0022]1、入射光束；2、立方體分束器；3、空心角錐回射器；4、直線平移臺(tái)；5、45°平面反射鏡；6、補(bǔ)償板；7、雙面平面反射鏡；8、出射光束；9、單面金屬鍍膜補(bǔ)償板；10、45°反射直角棱鏡；11、45°平行四邊體分束器；12、回射器入射光束；13、回射器回射光束。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為能清楚說(shuō)明本方案的技術(shù)特點(diǎn)，下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】，對(duì)本方案進(jìn)行闡述。
[0024]圖2所示為本發(fā)明所述的一種成像傅里葉變換光譜測(cè)量用掃描干涉儀裝置的俯視圖:待測(cè)目標(biāo)發(fā)出的光被成像傅里葉變換光譜儀前端的光收集系統(tǒng)收集、準(zhǔn)直為入射光束1，I進(jìn)入光譜儀后射向立方體分束器2 ;經(jīng)過(guò)2的反射光束經(jīng)45°平面反射鏡5反射后光路發(fā)生90°折疊射向補(bǔ)償板6，光束透射過(guò)6之后垂直入射雙面平面反射鏡7的一側(cè)反射面，最后被固定不動(dòng)的7垂直反射，沿入射光路原路返回至2 ;干涉儀的靜臂由2、5、6、7組成。
[0025]所述入射光束I經(jīng)過(guò)2的透射光束射向空心角錐回射器3，入射3的光束以一定的橫移被3折疊回射，沿與入射光束180°的方向射向7的另一側(cè)反射面，最后被7垂直反射，沿入射光路原路返回至2 ;其中，3可以沿入射光束平行方向由直線平移臺(tái)4驅(qū)動(dòng)做直線往復(fù)掃描運(yùn)動(dòng)；干涉儀的動(dòng)臂由2、3和7組成。
[0026]沿所述動(dòng)臂和靜臂被原路反射回的兩光束在所述分束器2重新會(huì)合并被再次分束；其中兩束重合沿入射光束I原路返回，另外兩束重合沿垂直于入射光束I的方向形成干涉儀的出射光束8 ;在組成8的兩束光束光程差小于光源的相干長(zhǎng)度條件下，二者產(chǎn)生干涉，可由成像傅里葉變換光譜儀的筒鏡聚焦成像至面陣探測(cè)器，并由面陣探測(cè)器記錄待測(cè)目標(biāo)的干涉圖像。
[0027]所述掃描干涉儀裝置在用于成像傅里葉變換光譜測(cè)量工作時(shí)，通過(guò)所述直線平移臺(tái)4驅(qū)動(dòng)空心角錐回射器3，使3沿入射光束平行方向在干涉儀的動(dòng)靜臂零光程差附近做直線往復(fù)掃描運(yùn)動(dòng)，可以不斷連續(xù)改變兩臂間的光程差。此時(shí)由計(jì)算機(jī)控制面陣探測(cè)器記錄待測(cè)目標(biāo)的一系列干涉圖像，該系列數(shù)字圖像相同像素位置處的數(shù)值構(gòu)成該處光信號(hào)的離散干涉圖樣。之后與一般成像傅里葉變換光譜儀的原理相同，利用計(jì)算機(jī)對(duì)該系列目標(biāo)干涉圖像所有像素位置的干涉圖樣進(jìn)行快速離散傅里葉變換處理，即可得到待測(cè)目標(biāo)的數(shù)字圖像和像上所有像素處的光譜，實(shí)現(xiàn)成像光譜測(cè)量。
[0028]如圖6所示，所述空心角錐回射器具有三個(gè)相互垂直的反射面，三個(gè)面中任意兩個(gè)面的接縫會(huì)成像在第三個(gè)面上，因此，從垂直于所述大角錐回射器口徑面上看進(jìn)去，圓形口徑被對(duì)稱分成了大小相等的6個(gè)扇形區(qū)域。在本發(fā)明的實(shí)施中，旋轉(zhuǎn)調(diào)整所述空心角錐回射器3，使得回射器入射光束12和回射器出射光束13相對(duì)其圓形口徑圓心對(duì)稱的處于6個(gè)扇形區(qū)域中一對(duì)相對(duì)的扇形區(qū)域內(nèi)，這樣能夠避免所述12、13光束打在回射器任意兩個(gè)反射面的接縫處，從而造成光損失和降低反射光束質(zhì)量。
[0029]所述掃描干涉儀動(dòng)臂的實(shí)現(xiàn)利用了角錐回射器的反光特點(diǎn):即任意入射光束只要其入射點(diǎn)與回射器口徑圓心不重合，反射光束均會(huì)以一定橫向位移被回射，且出射光束與入射光束保持平行；入射點(diǎn)和出射點(diǎn)處于角錐反射器圓形入射口徑的同一條直徑線上，且入射點(diǎn)與出射點(diǎn)相對(duì)圓心對(duì)稱。當(dāng)所述空心角錐回射器3掃描時(shí)，其自補(bǔ)償機(jī)制可以保證由直線平移臺(tái)4產(chǎn)生的任何微小傾斜都不會(huì)影響其出射光束13與入射光束12的平行度；而3的傾斜產(chǎn)生的回射光束13的微小橫移由于雙面平面反射鏡7的反射面始終保持與回射光束13的垂直而得到補(bǔ)償。因此，所述光路折疊的動(dòng)臂結(jié)構(gòu)可以巧妙地避免邁克爾遜干涉儀動(dòng)鏡掃描過(guò)程中的光束傾斜和橫移問(wèn)題。
[0030]所述固定的雙面平面反射鏡7可由圓形玻璃材料為基底，兩個(gè)反射面可根據(jù)成像傅里葉變換光譜儀的光譜工作范圍選擇加鍍不同材料的金屬膜實(shí)現(xiàn)，也可以由有關(guān)金屬材料塊狀基底兩面拋光實(shí)現(xiàn)。所述掃描干涉儀裝置中的動(dòng)臂靜臂由于均采用了光路折疊的結(jié)構(gòu)，得以共享同一塊雙面平面反射鏡7作為兩臂完成光束原路反射的器件。這一設(shè)計(jì)方案使得整個(gè)干涉儀裝置的結(jié)構(gòu)十分緊湊，非常有利于據(jù)此構(gòu)建的成像傅里葉變換光譜儀的小型化。在實(shí)際實(shí)施中，在滿足機(jī)械強(qiáng)度要求的前提下，根據(jù)幾何計(jì)算可知雙面反射鏡7的厚度越薄越容易使整個(gè)干涉儀體積縮小。
[0031]根據(jù)幾何計(jì)算可知，所述掃描干涉儀裝置中若無(wú)所述補(bǔ)償板6，則動(dòng)臂光程將始終大于靜臂光程；根據(jù)傅里葉變換光譜儀工作原理，空心角錐回射器3的掃描行程必須覆蓋兩臂的零光程差位置，因此需要插入高于空氣折射率材料的補(bǔ)償板以增加靜臂光路的光程。所述補(bǔ)償板6可由圓形玻璃材料為基底，兩個(gè)平行的入射面可根據(jù)成像傅里葉變換光譜儀的光譜工作范圍選擇加鍍不同的增透膜實(shí)現(xiàn)。根據(jù)幾何光學(xué)計(jì)算可知，制成所述補(bǔ)償板6所用玻璃材料的折射率越高越有益于所述掃描干涉儀體積的減小。
[0032]當(dāng)待測(cè)目標(biāo)的光譜覆蓋很寬的波段時(shí)，普通干涉儀在零光程差處形成的干涉峰光強(qiáng)可能會(huì)覆蓋極大的范圍，因此對(duì)探測(cè)器的動(dòng)態(tài)范圍要求苛刻。而所述補(bǔ)償板6為玻璃材料制成，對(duì)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)具有不同的折射率，因此具有一定的色散；根據(jù)傅里葉變換光譜技術(shù)原理，所述補(bǔ)償板6的插入，使得所述掃描干涉儀對(duì)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)零光程差位置不同，因此可以大大降低所述掃描干涉儀產(chǎn)生的干涉信號(hào)的光強(qiáng)范圍，弱化據(jù)其進(jìn)行的成像傅里葉變換光譜測(cè)量對(duì)面陣探測(cè)器動(dòng)態(tài)范圍的高要求，從而降低據(jù)其構(gòu)建的成像傅里葉變換光譜儀系統(tǒng)成本。
[0033]圖2所示的實(shí)施方式闡明了本發(fā)明的核心原理，據(jù)此思想還可以給出若干種改進(jìn)的實(shí)施方案，如圖3、4、5所示:
[0034]如圖3所示，圖2靜臂中的雙面平面反射鏡7和補(bǔ)償板6可合并為一個(gè)單面金屬鍍膜補(bǔ)償板9。所述9可由圓形玻璃材料為基底，朝向3的一面垂直于其出射光束，對(duì)該面拋光后，根據(jù)成像傅里葉變換光譜儀的光譜工作范圍，選擇加鍍一定厚度不同材料的金屬膜作為動(dòng)鏡兩臂的共享反射鏡；所述9的另一面與金屬鍍膜面平行，可加鍍?cè)鐾改ぁＫ?的使用合并了兩個(gè)元件6和7，不僅減少了元件數(shù)目，降低了成本和實(shí)際中元件安裝的復(fù)雜性，根據(jù)幾何計(jì)算可知，還有利于比圖2所示方案進(jìn)一步減小整個(gè)所述掃描干涉儀的體積。
[0035]如圖4所示，圖3靜臂中的45°平面反射鏡5可由一個(gè)45°反射直角棱鏡10替代。所述10為實(shí)心玻璃材料制成，其斜邊反射面根據(jù)成像傅里葉變換光譜儀的光譜工作范圍選擇加鍍不同材料的金屬膜實(shí)現(xiàn)，其直邊兩平面可根據(jù)成像傅里葉變換光譜儀的光譜工作范圍加鍍?cè)鐾改?。所?0的引入等效于補(bǔ)償板6和平面反射鏡5的合并，但是仍需使用9以平衡兩臂的光程。根據(jù)幾何計(jì)算可知，用所述10替代5，可以減小9的厚度，從而進(jìn)一步縮小如圖3所干涉儀的體積。
[0036]如圖5所示，圖3中的所述立方體分束器2和45°平面反射鏡5可合并為一個(gè)45°平行四邊體分束器11。所述11可由實(shí)心玻璃材料制成，兩相鄰工作面所夾銳角為45° ;—對(duì)相對(duì)的平行的工作面為分光面和反光面，另一對(duì)相對(duì)的平行的工作面為光束出入射面；所述分光工作面根據(jù)成像傅里葉變換光譜儀的光譜工作范圍選擇加鍍多層介質(zhì)膜，所述反光工作面根據(jù)成像傅里葉變換光譜儀的光譜工作范圍選擇加鍍金屬膜，所述兩個(gè)出入射工作面可以根據(jù)成像傅里葉變換光譜儀的光譜工作范圍選擇加鍍?cè)鐾改?。?shí)際實(shí)施中，入射光束I垂直入射所述11的一個(gè)入射面后至其分光工作面，經(jīng)所述分光工作面透射的光束射向干涉儀動(dòng)臂；經(jīng)分光工作面反射的光束射向所述11的45°反光面，經(jīng)45°反光面反射后沿著與所述入射光束I平行的方向，經(jīng)所述11的出射面透射而出，射向所述掃描干涉儀的靜臂；動(dòng)靜兩臂入射光束被所述單面金屬鍍膜補(bǔ)償板9反射后沿著上述光路原路返回至所述11的分光面重新相遇，經(jīng)再次分束后，兩束射出所述掃描干涉儀的光束重合形成所述出射光束8。所述11的使用合并了圖3所示方案中的兩個(gè)元件2和5或圖4所示方案中的2和10 ;這一方案不僅減少了元件數(shù)目，降低了實(shí)際中元件安裝的復(fù)雜性，根據(jù)幾何計(jì)算可知，使用這一方案可以減小9的厚度，還有利于比圖2、圖3和圖4所示方案進(jìn)一步減小整個(gè)所述掃描干涉儀的體積。
[0037]本發(fā)明未經(jīng)描述的技術(shù)特征可以通過(guò)或采用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)，在此不再贅述，當(dāng)然，上述說(shuō)明并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種成像傅里葉變換光譜測(cè)量用掃描干涉儀裝置，由一個(gè)分束器，一個(gè)動(dòng)臂和一個(gè)靜臂組成，靜臂也稱為參考臂；其特征在于所述動(dòng)臂和靜臂共享同一個(gè)固定的雙面平面反射鏡，此雙面平面反射鏡的兩個(gè)反射面分別垂直反射動(dòng)臂和靜臂的入射光束返回至分束器；所述靜臂光路插有補(bǔ)償板，以補(bǔ)償兩臂之間光程差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像傅里葉變換光譜測(cè)量用掃描干涉儀裝置，其特征在于所述分束器是非偏振50: 50分光比型分束器，所述分束器位于成像傅里葉變換光譜儀光收集系統(tǒng)產(chǎn)生的準(zhǔn)直光路上，經(jīng)分束器分束的透射和反射光束互相垂直，干涉儀的入射光束與出射光束互相垂直；分束器是常規(guī)的立方體分束器，或是一種平行四邊體分束器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像傅里葉變換光譜測(cè)量用掃描干涉儀裝置，其特征在于所述動(dòng)臂由一個(gè)空心角錐回射器、一個(gè)直線平移臺(tái)和一個(gè)固定的雙面平面反射鏡組成；所述空心角錐回射器位于所述分束器的反射或透射光路上，且錐角背向所述立體分束器，所述空心角錐回射器的直線往復(fù)掃描運(yùn)動(dòng)由其所處的直線平移臺(tái)驅(qū)動(dòng)，所述固定的雙面平面反射鏡反射面垂直于所述角錐回射器的回射光路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像傅里葉變換光譜測(cè)量用掃描干涉儀裝置，其特征在于所述靜臂由同一個(gè)雙面平面反射鏡、一塊光程差補(bǔ)償板和一個(gè)45°反射鏡組成；所述45°反射鏡位于靜臂光路上，其反射面與入射光路成45°角，所述補(bǔ)償板的入射和出射面垂直于所述45°反射鏡的反射光路，所述固定的雙面平面反射鏡反射面垂直于所述45°反射鏡的反射光路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的成像傅里葉變換光譜測(cè)量用掃描干涉儀裝置，其特征在于所述的45°平行四邊體分束器為實(shí)心玻璃制成，兩相鄰工作面所夾銳角為45°，一對(duì)相對(duì)的平行的工作面為分光面和反光面，另一對(duì)相對(duì)的平行的工作面為光束出入射面；所述分光工作面加鍍多層介質(zhì)膜，所述反光工作面加鍍金屬膜，所述兩個(gè)出入射工作面加鍍?cè)鐾改ぁ?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的成像傅里葉變換光譜測(cè)量用掃描干涉儀裝置，其特征在于所述的45°反射鏡使用平面金屬鍍膜反射鏡，或使用斜面鍍金屬膜的45°玻璃直角棱鏡；采用玻璃直角棱鏡作為45°反射鏡可以起到補(bǔ)償板增加光程的作用，其直邊出入射工作面加鍍?cè)鐾改ぁ?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的成像傅里葉變換光譜測(cè)量用掃描干涉儀裝置，其特征在于所述雙面平面反射鏡的兩個(gè)工作面平行，為雙面鍍金屬膜的玻璃平板，或單面鍍金屬膜的實(shí)心玻璃平板；采用單面鍍金屬膜的玻璃平板作為反射鏡時(shí)，金屬鍍膜面朝向空心角錐反射器，另一面加鍍?cè)鐾改?，玻璃基板可以起到補(bǔ)償板增加光程的作用。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的成像傅里葉變換光譜測(cè)量用掃描干涉儀裝置，其特征在于從垂直于所述空心角錐回射器口徑面上看進(jìn)去，圓形口徑被對(duì)稱分成了大小相等的6個(gè)扇形區(qū)域；旋轉(zhuǎn)調(diào)整所述空心角錐回射器，使其入射光束和出射光束處于所述6個(gè)扇形區(qū)域中一對(duì)對(duì)稱相對(duì)的扇形區(qū)域內(nèi)。
【文檔編號(hào)】G01J3/45GK103822718SQ201410085351
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年3月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月10日
【發(fā)明者】李劍平 申請(qǐng)人:李劍平