專利名稱：偏振型干涉成像光譜儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于光學(xué)儀器技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種干涉成像光譜儀，特別是一種偏振型干涉成像光譜儀。
近年來，隨著偏振型干涉成像光譜技術(shù)的不斷進(jìn)步，與該技術(shù)相關(guān)的設(shè)備也逐漸更新，但現(xiàn)有的相關(guān)設(shè)備其能量通量、光譜通道等方面仍有改進(jìn)的必要。
本實用新型的目的在于提供一種偏振型干涉成像光譜儀，該光譜儀具有高能量通量、多光譜通道、高信噪比、高穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)簡單的特點。
本實用新型的任務(wù)是通過下述方式完成的，一種偏振型干涉成像光譜儀，由偏振型橫向剪切干涉儀、光學(xué)成像組件、探測器、信號獲取與處理系統(tǒng)構(gòu)成，其關(guān)鍵是偏振型橫向剪切干涉儀由起偏器，一組雙折射棱鏡以及檢偏器組成。
偏振型橫向剪切干涉儀的作用是將目標(biāo)輻射沿垂直于光軸方向剪切為有一定間距的兩束相干光，他們的強(qiáng)度相同或相似，在光學(xué)成像組件的后焦面處發(fā)生干涉。晶體材料的厚度不同，一根光線經(jīng)過偏振干涉儀后分開的距離(稱為剪切量)不同。晶體材料越厚，剪切量越小，反之，晶體材料越薄，剪切量就越大。
上述一組雙折射棱鏡可以選用以下任一方案制成A．兩塊雙折射棱鏡同為正晶體，B．兩塊雙折射棱鏡同為負(fù)晶體，C．兩塊雙折射棱鏡中的一塊為正晶體，而另一塊為負(fù)晶體，
同時兩塊雙折射棱鏡的晶軸方向互相垂直。
也就是說，偏振型橫向剪切干涉儀由四個部件組成，即起偏器，兩塊雙折射棱鏡和檢偏器。所述的兩塊雙折射棱鏡可以選用同一種材料(同為正晶體，或者同為負(fù)晶體)，也可以是一塊正晶體，一塊負(fù)晶體，上述兩塊雙折射棱鏡的晶軸方向要互相垂直。
所述探測器可以選用CCD面陣探測器，該CCD面陣探測器在推掃方式工作時，能夠獲得目標(biāo)的兩維空間和一維光譜信息。
所述信號獲取與處理系統(tǒng)可以采用普通微機(jī)，再加上專用電路板制成，它把從探測器獲取的干涉圖信號放大以后轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號并進(jìn)行處理，最終得到目標(biāo)的光譜信息和圖像信息。
在偏振型橫向剪切干涉儀的前方最好增設(shè)前置光學(xué)組件，該前置光學(xué)組件可以由前置物鏡和準(zhǔn)直鏡兩部分組成，它將目標(biāo)發(fā)出的輻射進(jìn)行收集、準(zhǔn)直并減小雜散光。
前置光學(xué)組件具有將目標(biāo)發(fā)出的輻射進(jìn)行收集、準(zhǔn)直和減小雜散光等作用，其結(jié)構(gòu)可采用折射、折反射和反射等多種形式。由于儀器要求準(zhǔn)直光進(jìn)入到下一部分，如果從前置光學(xué)組件出射的光束不是準(zhǔn)直光，會影響復(fù)原光譜的準(zhǔn)確性，所以將目標(biāo)的輻射轉(zhuǎn)變?yōu)闇?zhǔn)直光是前置光學(xué)組件的主要目的。當(dāng)整個系統(tǒng)的光能量不足時，加大前置光學(xué)組件的入瞳直徑，可以增大進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)能量數(shù)倍，此時，前置光學(xué)組件中可以加入合適的光闌，以便有效地抑制系統(tǒng)的雜散光。
在沒有設(shè)置前置光學(xué)組件的情況下，要充分考慮光學(xué)系統(tǒng)的雜散光抑制問題，通?？梢酝ㄟ^加上一個外遮光罩的技術(shù)措施加以解決。
在本偏振型干涉成像光譜儀的結(jié)構(gòu)組成內(nèi)，還可以增設(shè)一個定標(biāo)裝置，定標(biāo)光路由切換鏡導(dǎo)入，在無前置光學(xué)組件的情況下，切換鏡設(shè)置在偏振型橫向剪切干涉儀的前方，而在設(shè)置有前置光學(xué)組件的情況下，切換鏡設(shè)置在前置光學(xué)組件以及偏振型橫向剪切干涉儀之間，該切換鏡將目標(biāo)輻射進(jìn)行切換，定標(biāo)裝置在進(jìn)行定標(biāo)時，目標(biāo)輻射的主光路不能進(jìn)入后續(xù)的偏振型橫向剪切干涉儀，所述定標(biāo)裝置用于對整個儀器系統(tǒng)的光譜響應(yīng)和輻射度響應(yīng)進(jìn)行標(biāo)定。
光學(xué)成像組件將剪切后的目標(biāo)輻射收集到位于其像面的探測器上，輻射于此處發(fā)生干涉，干涉條紋方向與偏振型橫向剪切干涉儀的剪切方向垂直，干涉光程差與剪切量、探測器有效尺寸成正比，與光學(xué)成像組件焦距成反比。光程差越大，光譜分辨率越高。
探測器是干涉信號的接收器，探測器可以使用面陣探測器，在推掃方式工作時，能夠獲得目標(biāo)的兩維空間和一維光譜信息。
信號獲取與處理系統(tǒng)把從探測器獲取的干涉圖信號進(jìn)行數(shù)字化，并進(jìn)行處理，最終得到目標(biāo)的光譜信息和圖像信息。
定標(biāo)裝置的主要功能是對整個儀器系統(tǒng)的光譜響應(yīng)和輻射度響應(yīng)進(jìn)行標(biāo)定，有光譜響應(yīng)度定標(biāo)、輻射度定標(biāo)以及相對定標(biāo)和絕對定標(biāo)之分。光譜定標(biāo)的目的是獲取實物的真實光譜圖。
本實用新型提出的偏振型干涉成像光譜儀的能量利用率高于一般色散型成像光譜儀的能量利用率。一般色散型成像光譜儀是把從目標(biāo)來的輻射按照波長的長短散布在探測器的一個條帶上，如果光譜儀的光譜分辨率為100，則目標(biāo)的輻射要按照波長從短到長分散到100個探測器單元上，每個探測器單元上接收的能量的平均值是普通照相機(jī)的百分之一。而本實用新型描述的偏振型干涉成像光譜儀在像面上的照度與相同孔徑照相機(jī)像面照度在一個量級。
可見，本實用新型所提供的偏振型干涉成像光譜儀能提供一定光譜范圍內(nèi)的多張單色圖像。獲得一定光譜范圍內(nèi)的任意一個極窄波段內(nèi)的完整圖像，供使用者進(jìn)行分析處理。
下面結(jié)合實施例所示附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。


圖1為偏振型干涉成像光譜儀的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為偏振型橫向剪切干涉儀內(nèi)部組件的配合示意圖。
參照圖1，偏振型干涉成像光譜儀由前置光學(xué)組件1、偏振型橫向剪切干涉儀2、光學(xué)成像組件3、探測器4構(gòu)成。
從圖1中可以看出，前置光學(xué)組件1兩端分別為前置鏡11和準(zhǔn)直鏡12，其近中央位置設(shè)有視場光闌13，前置鏡11位于前置鏡鏡筒14的前端，準(zhǔn)直鏡12位于準(zhǔn)直鏡鏡筒15的后端，調(diào)焦機(jī)構(gòu)16設(shè)置在前置鏡鏡筒14的外周，光學(xué)成像組件3由固定件31固定在偏振型橫向剪切干涉儀2的后部。
結(jié)合圖2，偏振型橫向剪切干涉儀2由起偏器21，兩塊雙折射棱鏡22和23以及檢偏器24組成，兩塊雙折射棱鏡22和23的晶軸方向互相垂直。
權(quán)利要求1．一種偏振型干涉成像光譜儀，前端設(shè)置有偏振型橫向剪切干涉儀，之后為光學(xué)成像組件，再之后為探測器、并有信號獲取與處理系統(tǒng)連接于探測器，其特征是所述的偏振型橫向剪切干涉儀的結(jié)構(gòu)為，前端設(shè)置起偏器，中間為一組雙折射棱鏡，末端為檢偏器；其中一組雙折射棱鏡為兩塊晶軸方向互相垂直的雙折射棱鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1規(guī)定的偏振型干涉成像光譜儀，其特征是所述一組雙折射棱鏡選用以下任一方案制成A．兩塊雙折射棱鏡同為正晶體，B．兩塊雙折射棱鏡同為負(fù)晶體，C．兩塊雙折射棱鏡中的一塊為正晶體，而另一塊為負(fù)晶體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2規(guī)定的偏振型干涉成像光譜儀，其特征是所述光學(xué)成像組件為一塊凸透鏡，所述探測器選用面陣探測器，所述信號獲取與處理系統(tǒng)由普通微機(jī)，再加上專用電路板制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3規(guī)定的偏振型干涉成像光譜儀，其特征是在偏振型橫向剪切干涉儀的前方設(shè)置有前置光學(xué)組件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4規(guī)定的偏振型干涉成像光譜儀，其特征是所述前置光學(xué)組件中增設(shè)有光闌。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3規(guī)定的偏振型干涉成像光譜儀，其特征是它還具有一個定標(biāo)裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求4規(guī)定的偏振型干涉成像光譜儀，其特征是它還具有一個定標(biāo)裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求5規(guī)定的偏振型干涉成像光譜儀，其特征是它還具有一個定標(biāo)裝置。
專利摘要本實用新型公開了一種偏振型干涉成像光譜儀,由前置光學(xué)組件、定標(biāo)裝置、偏振型橫向剪切干涉儀、光學(xué)成像組件、探測器和信號獲取與處理系統(tǒng)構(gòu)成,前置光學(xué)組件由前置物鏡和準(zhǔn)直鏡組成,在前置物鏡的后焦面處放置有視場光闌,定標(biāo)裝置中的切換鏡位于前置光學(xué)組件和偏振型橫向剪切干涉儀之間,偏振型橫向剪切干涉儀由起偏器,兩塊雙折射棱鏡以及檢偏器組成,兩塊雙折射棱鏡晶軸方向互相垂直。
文檔編號G01J3/12GK2419588SQ99256129
公開日2001年2月14日 申請日期1999年12月28日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月28日
發(fā)明者相里斌, 楊建峰, 阮萍, 張淳民, 王煒 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所