[发明专利]一种共光路大孔径时间调制干涉光谱成像装置及方法

权利要求书

1.一种共光路大孔径时间调制干涉光谱成像装置，其特征在于，包括：三角形共光路干涉仪，所述三角形共光路干涉仪为非对称结构，所述三角形共光路干涉仪中设置有用于产生随时间变化的光程差的动镜扫描机构，所述共光路大孔径时间调制干涉光谱成像装置工作于凝视观测模式。

2.根据权利要求1所述的共光路大孔径时间调制干涉光谱成像装置，其特征在于，所述三角形共光路干涉仪包括分束器、第一平面反射镜、第二平面反射镜、第一光程调节组件和第二光程调节组件；所述第一光程调节组件和所述第二光程调节组件组合构成所述动镜扫描机构，所述第一光程调节组件和所述第二光程调节组件分别置于干涉仪的两臂中，两臂分别产生第一光程和第二光程，所述第一光程和所述第二光程组合形成零光程差附近周期变化的光程差；

目标光以平行光进入所述三角形共光路干涉仪，所述分束器将所述平行光分成第一透射光束和第一反射光束；所述第一反射光束依次通过所述第一平面反射镜、所述第一光程调节组件、所述第二平面反射镜后再次返回至所述分束器，并经所述分束器分成第二透射光束和第二反射光束；所述第一透射光束依次通过所述第二平面反射镜、所述第二光程调节组件、所述第一平面反射镜后再次返回至所述分束器，并经所述分束器分成第三透射光束和第三反射光束；所述第二反射光束和所述第三透射光束沿第一方向出射，所述第二透射光束和所述第三反射光束沿第二方向出射。

3.根据权利要求2所述的共光路大孔径时间调制干涉光谱成像装置，其特征在于，所述第一光程调节组件、所述第二光程调节组件中的一个光程调节组件为动镜，另一个光程调节组件为定镜；作为动镜的光程调节组件包括光程调节器件和电机，该光程调节器件在所述电机的驱动下运动；作为定镜的光程调节组件仅包括光程调节器件。

4.根据权利要求3所述的共光路大孔径时间调制干涉光谱成像装置，其特征在于，作为动镜的光程调节组件中的光程调节器件采用第一棱镜，作为定镜的光程调节组件中的光程调节器件采用第二棱镜，光束通过所述第一棱镜或所述第二棱镜的后的出射面均与入射面平行；所述第一棱镜在所述电机的驱动下旋转，所述电机的转动轴垂直于光束的传播方向；所述第二棱镜的姿态相对于光束垂直入射面具有一定角度的倾斜，用于补偿零位色散效应且增加过零光程差位置。

5.根据权利要求4所述的共光路大孔径时间调制干涉光谱成像装置，其特征在于，所述第一棱镜由棱镜对组成，所述棱镜对中的两个棱镜旋转方向相反。

6.根据权利要求2所述的共光路大孔径时间调制干涉光谱成像装置，其特征在于，所述第一光程调节组件和所述第二光程调节组件均为动镜；所述第一光程调节组件包括第一光程调节器件和第一电机，所述第二光程调节组件包括第二光程调节器件和第二电机；所述第一光程调节器件在所述第一电机的驱动下运动，所述第二光程调节器件在所述第二电机的驱动下运动。

7.根据权利要求2所述的共光路大孔径时间调制干涉光谱成像装置，其特征在于，还包括：会聚组件、探测采集模块和信号处理模块；所述探测采集模块的靶面位于所述会聚组件的后焦面上，所述信号处理模块与所述探测采集模块连接；所述会聚组件用于将所述三角形共光路干涉仪出射的光束形成干涉并成像至所述探测采集模块上；所述探测采集模块用于将不同时刻的干涉条纹信号进行采样收集，并转换为电信号，得到探测信息；所述信号处理模块用于根据所述探测信息进行光谱复原，得到光谱信息。

8.根据权利要求2所述的共光路大孔径时间调制干涉光谱成像装置，其特征在于，还包括：前置组件；所述前置组件包括沿光路依次设置的会聚透镜、光阑和准直透镜；目标光经所述前置组件后变为平行光并入射至所述三角形共光路干涉仪。

9.一种共光路大孔径时间调制干涉光谱成像方法，其特征在于，采用如权利要求1-8中任一项所述的共光路大孔径时间调制干涉光谱成像装置实现，通过在三角形共光路干涉仪中设置用于产生随时间变化的光程差的动镜扫描机构，使所述共光路大孔径时间调制干涉光谱成像装置工作于凝视观测模式。

10.根据权利要求9所述的共光路大孔径时间调制干涉光谱成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、目标光经前置组件后变为平行光并入射至所述三角形共光路干涉仪；

步骤2、通过分束器将所述平行光分成第一透射光束和第一反射光束；所述第一反射光束依次通过第一平面反射镜、第一光程调节组件、第二平面反射镜后再次返回至所述分束器，并经所述分束器分成第二透射光束和第二反射光束；所述第一透射光束依次通过所述第二平面反射镜、第二光程调节组件、所述第一平面反射镜后再次返回至所述分束器，并经所述分束器分成第三透射光束和第三反射光束；所述第二反射光束和所述第三透射光束沿第一方向出射，所述第二透射光束和所述第三反射光束沿第二方向出射；

步骤3、通过会聚组件将所述三角形共光路干涉仪出射的光束形成干涉并成像至探测采集模块上；

步骤4、通过所述探测采集模块采样收集不同时刻的干涉条纹信号，并转换为电信号，得到探测信息；

步骤5、通过信号处理模块根据所述探测信息进行光谱复原，得到光谱信息。