[发明专利]基于多级微反射镜的傅里叶变换红外成像光谱仪

权利要求书

1.基于多级微反射镜的傅里叶变换红外成像光谱仪，包括前置成像系统（1）、干涉系统（2）、后置成像缩束系统（3）和焦平面探测器（4）；其特征是，所述干涉系统（2）包括多级阶梯微反射镜（7）片状分束器（6）、补偿板（8）和平面反射镜（5）；目标物体发出的光经前置成像系统（1）和片状分束器（6）后，形成两束光，一束光经片状分束器（6）反射至平面反射镜（5）上成像为第一像点，另一束光经片状分束器（6）透射后经补偿板（8）在多级阶梯微反射镜的某个阶梯反射面上成像为第二像点；

所述第一像点的光经片状分束器（6）透射至后置成像缩束系统（3）成像，第二像点的光经补偿板（8）至片状分束器（6）反射后，在后置成像缩束系统（3）成像，所述后置成像缩束系统（3）的像由焦平面探测器接收。

所述设定多级阶梯微反射镜的阶梯高度为d，在第n个阶梯反射面所对应的视场角范围内，目标物体在第n个阶梯微反射面所成的像与目标物体在第n个阶梯反射面的镜像位置所成的虚像之间的光程差，用公式一表示为：

公式一、δ＝2nd；

设定多级阶梯微反射镜的反射面宽度为a，红外成像光谱仪的飞行高度为H，前置成像系统（1）的焦距为f'，则相邻像点间的距离为a，获得相邻目标物体点间的距离用公式二表示为：

公式二、Δh＝Ha/f'；

设定多级阶梯微反射镜（7）的对角线长度为h，前置成像系统（1）的视场角为：2w=2arctan(h2f′).]]>

2.根据权利要求1所述的基于多级微反射镜的傅里叶变换红外成像光谱仪，其特征在于，所述焦平面探测器为红外CCD，所述红外CCD接收后置成像缩束系统的成像信息，对成像信息经过一个窗扫模式后，使目标物体完成在多级阶梯微反射镜所有的阶梯反射面上的成像过程；对获得的多帧图像进行剪切和拼接，获得目标物体的干涉图序列，并对所述干涉图序列进行傅里叶变换，获得目标物体的光谱图。

3.根据权利要求1所述的基于多级微反射镜的傅里叶变换红外成像光谱仪，其特征在于，所述前置成像系统采用五片透射式球面镜结构，后置成像缩束系统采用七片透射式球面镜结构，所述球面镜的材料为硅和锗。

4.根据权利要求1所述的基于多级微反射镜的傅里叶变换红外成像光谱仪，其特征在于，所述片状分束器（6）和补偿板（8）的材料均采用ZnSe，一面镀红外半反半透膜，另一面镀红外增透膜；所述补偿板（8）的两面分别镀红外增透膜。

5.根据权利要求1所述的基于多级微反射镜的傅里叶变换红外成像光谱仪，其特征在于，设定成像光谱仪的运行速度为v，则对目标物体进行拍摄取样的时间间隔为：ΔT＝Δh/v；其中，Δh为相邻物点间的距离。

6.根据权利要求1所述的基于多级微反射镜的傅里叶变换红外成像光谱仪，其特征在于，所述的多级阶梯微反射镜（7）的单个阶梯高度范围在1nm-50μm之间，采用MOEMS技术或光学加工方法制作，所述多级微反射镜（7）的阶梯高度误差小于阶梯高度的5%。