[发明专利]像面干涉高光谱显微成像装置和方法

权利要求书

1.一种像面干涉高光谱显微成像装置，其特征在于：包括光源(1)、显微物镜(2)、横向剪切分束器(3)、电控旋转台(4)、成像物镜(5)、面阵CCD相机(6)和计算机(7)；沿光路依次布置光源(1)、显微物镜(2)、横向剪切分束器(3)、成像物镜(5)、面阵CCD相机(6)；横向剪切分束器(3)固定在电控旋转台(4)上，计算机(7)分别与电控旋转台(4)和面阵CCD相机(6)连接，计算机(7)控制和驱动电控旋转台(4)旋转实现对目标的推扫成像，面阵CCD相机(6)采集到的图像序列传输给计算机(7)，由计算机(7)进行分析处理；上述光学器件相对于基底同轴等高，即相对于光学平台或仪器底座同轴等高。

2.根据权利要求1所述的一种像面干涉高光谱显微成像装置，其特征在于：横向剪切分束器(3)包括分光棱镜(201)、第一二次反射直角棱镜(202)和第二二次反射直角棱镜(203)；第一二次反射直角棱镜(202)的光轴截面、第二二次反射直角棱镜(203)的光轴截面和分光棱镜(201)的光轴截面在同一平面内；第一二次反射直角棱镜(202)的斜边长与分光棱镜(201)的边长相等，第一二次反射直角棱镜(202)的斜边贴合在分光棱镜(201)分束面反射光线的出射面上；第二二次反射直角棱镜(203)的斜边长与分光棱镜(201)的边长相等，第二二次反射直角棱镜(203)的斜边贴合在分光棱镜(201)分束面透射光线的出射面上，第二二次反射直角棱镜(203)斜边顶点与分光棱镜(201)贴合面顶点的距离为                                                。

3.根据权利要求2所述的一种像面干涉高光谱显微成像装置，其特征在于：第二二次反射直角棱镜(203)斜边顶点与分光棱镜(201) 贴合面顶点的距离为，其中，上述边长为分光棱镜(201)的边长。

4.根据权利要求2所述的一种像面干涉高光谱显微成像装置，其特征在于：横向剪切分束器(3)中，第一二次反射直角棱镜(202)和第二二次反射直角棱镜(203)的两个反射面均镀制高反膜，分光棱镜(201)的分束面镀制半透半反的分束膜，并且高反膜和分束膜材料的选择根据横向剪切分束器(3)所用于光学波段的不同而确定。

5.根据权利要求2所述的一种像面干涉高光谱显微成像装置，其特征在于：经显微物镜(2)出射的平行光入射到分光棱镜(201)，经分束面后形成一支透射光和一支反射光，透射光进入到第二二次反射直角棱镜(203)中，经其反射后返回到分光棱镜(201)中，再经分束面反射后射出；反射光进入到第一二次反射直角棱镜(202)中，经其反射后返回到分光棱镜(201)中，再经分束面透射后射出；两支射出光线相互平行。

6.根据权利要求1所述的一种像面干涉高光谱显微成像装置，其特征在于：横向剪切分束器(3)可采用Sagnac型、马赫-曾德型、双角反射体型以及它们的改进型，其作用是将一束入射光沿垂直于光轴方向（横向）剪切成两束相互平行的相干光。

7.根据权利要求1所述的一种像面干涉高光谱显微成像装置，其特征在于：显微物镜(2)采用无限远共轭显微物镜。

8.一种基于权利要求1的像面干涉高光谱显微成像方法，其特征在于，步骤如下：

步骤一：观测目标经光源(1)照明后，经无限远共轭显微物镜(2)成像后以平行光入射到横向剪切分束器(3)中；

步骤二：横向剪切分束器(3)横向剪切每一束光线，得到两束相互平行的光线；

步骤三：成像物镜(5)将两束相互平行的光线会聚到面阵CCD相机(6)上，由于这两束平行光会聚到像面上同一点时存在着光程差，产生干涉条纹，因此在面阵CCD相机(6)上得到的是经过光程差调制后的全视场目标像，并且不同视场的目标单元对着不同的干涉光程差；

步骤四：计算机(7)控制和驱动电控旋转台(4)实现对观测目标推扫成像，面阵CCD相机(6)采集获得干涉图像序列并传输到计算机(7)中；

步骤五：计算机(7)在图像序列中提取每幅图像中观测目标对应的光强，重新组合成观测目标的干涉信息，对该干涉信息进行傅里叶变换计算即可反演得到观测目标的光谱信息。