[发明专利]微型光谱仪和用于在成像模式与光谱仪模式之间切换微型光谱仪的方法

说明书

本发明涉及一种用于光谱分析和图像检测的微型光谱仪（10），包括：‑探测单元（7），用于检测光学参量；和‑光学单元，包括极化器（2）、Savart元件（40）和分析器（5），所述Savart元件包括第一双折射元件（4a）和第二双折射元件（4b），其特征在于，‑在极化器（2）和Savart元件（40）之间的光路中布置第一液晶元件（3a），其被设计用于将从第一液晶元件射出的辐射（103）的第四极化轴（203）调整为，使得从第一液晶元件射出的辐射（103）在微型光谱仪（10）的成像模式中在没有分裂的情况下通过第一双折射元件（4a）并且从第一液晶元件射出的辐射（103）在微型光谱仪（10）的光谱仪模式中在第一双折射元件（4a）中被分裂成第一正常射束（500b）和第一异常射束（500a），并且‑其中在Savart元件（40）后方的光路中布置分析器（5），并且‑在分析器（5）后方的光路中布置探测单元（7）。

技术领域

本发明涉及微型光谱仪和用于在成像模式与光谱仪模式之间切换微型光谱仪的方法。

背景技术

本发明从具有独立权利要求的特征的微型光谱仪和用于在成像模式与光谱仪模式之间切换微型光谱仪的方法出发。

在“A static polarization imaging spectrometer based on a Savartpolariscope”（Zhang等人，Optics Communications 203 (2002), 21-26）中描述一种成像的极化光谱仪（PIS）。PIS基于简单的Savart偏振镜。所述Savart偏振镜产生二维的强度分布，所述二维的强度分布在一个空间方向上包含干涉图并且在与其正交的方向上包含图像信息。这两个分量在此同时存在并且必须被彼此分离。该二维分布借助二维的CCD（charge-coupled device = 电荷耦合构件）探测器来记录。PIS包括无限光学装置、偏振干涉器、成像透镜和用于信号记录和信号处理的系统，其中所述偏振干涉器包括极化器、Savart偏振镜和分析器，其中所述Savart偏振镜包括两个双折射晶体。

从“Wide-field-of-view polarization interference imaging spectrometer”（Zhang等人，Applied Optics 43.33（2004），6090-6094）中已知经修改的Savart偏振镜。在具有相互平行的主切面的第一双折射晶体和第二双折射晶体之间布置半波小板。该半波小板引起极化矢量分别旋转90°，使得像也在PIS情况下那样，使第一双折射晶体的正常射束变成第二晶体的异常射束，并且使第一双折射晶体的异常射束在进入到第二双折射晶体中时变成异常射束。这种经修改的Savart偏振镜的优点是可以利用增大的入射角范围以便处理。

发明内容

本发明的核心和优点

本发明说明微型光谱仪和用于借助根据本发明的微型光谱仪来在成像模式与光谱仪模式之间切换微型光谱仪的方法。

光谱仪属于分析学的最广泛传播的技术，利用所述技术可以在其组成方面对不同材料进行研究。获得对象的光谱信息的可能性是静态傅里叶光谱仪。光谱仪的微型化使得能够更广泛地使用和集成光谱仪到消费类电子装置（诸如智能电话）中。借助于极化器、Savart偏振镜、分析器和成像元件、诸如透镜，可以记录对象的干涉图，以便由此数字地计算由该对象发出的电磁辐射的光谱。这例如在“A static polarization imagingspectrometer based on a Savart polariscope”（Zhang等人，Optics Communications203 (2002), 21-26）中被描述。可以通过物理学的方式来如此解释该工作原理：每个波长有一余弦形干涉图，其具有依赖于所述波长的频率。宽带光源的许多这样的干涉图样的线性叠加得出复杂图样，该复杂图样借助傅里叶变换可以再次被分解成其谱分量。该方法被称为傅里叶变换光谱法。