[发明专利]傅里叶变换多路光谱成像装置

说明书

本发明涉及光谱成像装置(100)，所述装置具有：光电检测器(120)，其包括暴露于光敏表面(121)的多个光敏位点，准直透镜(110)，其包括中间焦平面(130)；双主波干涉仪阵列(140)，其每个双主波都具有由两个端面限定的腔室；显微透镜阵列(150)，其布置在与光敏表面(121)平行的平面上，每个显微透镜与干涉仪配对，形成光学部件对，包括与光敏表面(121)一致的像焦面，且与光敏表面(121)的部分相对。

技术领域

本发明涉及傅里叶变换多路光谱成像装置，其用于景象的给定的多种干涉状态的同时成像。更特别地，本发明涉及用于以不同波长同时产生景象图像的小型装置。这种装置称为光谱成像装置。

背景技术

图1所示并且现有技术中公知的傅里叶变换光谱成像装置10包括双波干涉仪。该光谱成像装置现已由TELOPS公司投入商业生产，称为Hyper-Cam^TM，具有迈克尔逊干涉仪和光电检测器40。

光电检测器40包括用于景象30成像的多个光敏位点(“像素”)。

因此，对于迈克尔逊干涉仪的活动反射镜30的不同位置来说，光电检测器40的对应于景象30的给定点的每个光敏地点采集表示所述点的干涉状态的光强。因此，对于活动反射镜30的一个位置，通过所有光敏地点由此采集的所有光强对应于景象30的一种干涉状态，称之为“干涉图像”。

工作中，这种装置采集活动反射镜30的不同位置的多个干涉图像，使得对于每个光敏地点来说，通过该地点采集的所有干涉状态对应于一个干涉图，该干涉图对景象30的一个点的光谱(或者光谱光强)的傅里叶变换进行编码。因此，所有干涉图像的“傅里叶变换”型数学处理可应用于获得景象30的不同波长处的一组图像，称之为“光谱图像”(整组光谱图像形成“图像立方体”)。

但是，该装置不令人满意。

景象的光谱图像在光电检测器40的平面上的形成需要获得活动反射镜20的不同位置的干涉图像序列。因此，难以甚至不可能以足够的分辨率获取移动中的景象。

此外，这种装置需要精细调准其光学部件，并且因此，使用起来很复杂。

此外，一旦发现温度和压力变化，就需要重新精细调准。

最后，因其质量及其体积，唯有检测器进行冷却，并且因而需要经常重新调准。

图2示出现有技术中公知的另一种光谱成像装置11，其在说明书结束时列举的文献[1]中提出。

在文献[1]中，光谱成像装置包括显微透镜网70，其布置成面对光敏检测器(图像传感器)。光谱成像装置还包括滤色器网60，其布置在显微透镜网与光敏检测器之间。

显微透镜和滤色器的布置、形状和尺寸可构成同一景象在光敏检测器的不同部分上的主要为单色的图像(每个滤色器在将景象的图像传输到光敏检测器之前以特定波长对其进行滤色)。

与图1所示的光谱成像装置相反，此处没有活动部分，并且景象的采集对应滤色器网的滤色器的所有代表性波长同时进行。这种装置称为多路装置(每个滤色器相应于一路)。这种装置直接在光电检测器上形成光谱图像，无需进行傅里叶逆变换计算(直接在光电检测器的表面上获得图像立方体)。

该装置也不令人满意。

实际上，这种装置的光谱分辨率主要取决于滤色器60的数量和每个滤色器的光谱宽度。因此，光谱分辨率的增大要求增加滤色器的数量，并且减小每个滤色器的光谱宽度，这相应地要缩小所述滤色器的尺寸，因而也要大为减少穿过每个滤色器60的光通量。因此，一旦滤色器数量增加，装置的灵敏度就会下降。

此外，如果滤色器60数量增加，图像变得不清晰，并且对比度低。

此外，图2所示的装置不能观测阴暗景象。