[发明专利]用于生成频谱的方法和频谱仪单元

说明书

本发明涉及一种在使用以干涉仪的方式进行频谱过滤的系统（102）和探测器（103）的情况下用于生成光（101）的频谱（S）的方法，其中借助所述系统（102）来以不同曝光时间记录多个干涉图像，其中由所述多个干涉图像来形成人工的干涉图像并且由此来确定频谱（S），本发明还涉及一种频谱仪单元（100）。

技术领域

本发明的涉及一种在使用以干涉仪的方式进行频谱过滤的系统和图像传感器的情况下用于生成光的频谱的方法、一种频谱仪单元以及一种计算单元和用于执行该方法的计算机程序。

背景技术

频谱仪用于对光的频谱进行分析。因此可以例如执行化学分析。当前研究如下可能性：制造微型化的频谱仪，该频谱仪根据应用而定地能够记录（aufnehmen）在可见范围内、在近红外范围内或在中红外范围内的频谱。这种频谱仪尤其可能对于在手持设备、诸如用于化学分析的智能手机中的装入而言是令人感兴趣的。

一种静态傅里叶变换频谱仪的早期的、非微型化的形式由Zhang（Zhang 等人, „Astatic polarization imaging spectrometer based on a Savart polariscope“,Optics Communications 203, 2002）以进行成像的Savart偏振镜的形式来提出，表示为偏振成像频谱仪（Polarization Imaging Spectrometer，PIS）并且在之后公开内容中关于最大接收角方面被改善。从DE 10 2016 224 828 A1和US 9 316 539 B1中例如已知一种微型化的频谱仪。

发明内容

按照本发明，提出具有独立专利权利要求的特征的用于生成频谱的方法、频谱仪单元以及计算单元和用于执行所述方法的计算机程序。有利的构型方案是从属权利要求的以及接下来的描述的主题。

按照本发明的方法从一种在使用以干涉仪的方式进行频谱过滤的（interferometrisch spektral filternd）系统和探测器、尤其是图像传感器的情况下用于生成光的频谱的方法出发。所述光在此通过所述系统被转向（lenken）到所述探测器上。因为所述系统生成干涉图样（Interferenzmuster），所以借助图像传感器来获得干涉图像（Interferenzbild）。然后，通过傅里叶变换可以从该干涉图像中获得该频谱。

作为以干涉仪方式进行频谱过滤的系统在此尤其是考虑静态傅里叶频谱仪（statisches Fourierspektrometer）。在此情况下，尤其是设置散射体（Diffusor）、偏振器（Polarisator）、两个双折射晶体、其他偏振器和至少一个透镜或者物镜，光在击中到图像传感器上之前以所述顺序通过它们。漫射体用于生成尽可能均匀的照明，这尤其是在近摄（Nahaufnahmen）情况下是有意义的，而所述至少一个透镜或物镜则用于使光有序地（ordentlich）并且如所期望那样地转向到该图像传感器上。

这两个偏振器和所述两个在其间布置的双折射晶体用于生成干涉图样，其中所述其他偏振器常常也被称为检偏器（Analysator）。所述两个双折射晶体在此也被称为潜望镜单元或Savart元件。在此意义上，在所述系统或所述频谱仪的情况下也论及Savart频谱仪。

Savart频谱仪的功能原理基于散射源的取决于入射角而运行时间延迟的（laufzeitverzögert）波前的叠加，其中所述波前导致在适合的探测器上的干涉条纹。因为所述干涉条纹的周期性还是与取决于波长的，总体上与在入射频谱内的波长的强度（Intensität）和存在（Präsenz）相应地得出条纹的叠加。通过傅里叶变换，可以由所述干涉图像重建波长频谱。鉴于这种Savart频谱仪或其工作方式的进一步的或更详细的阐述方面，在此处应参考DE 10 2016 224 828 A1或US 9 316 539 B1。

在这两个双折射晶体之间可以也还使用半波板。