CN108225562A - 傅里叶变换光谱仪和用于运行傅里叶变换光谱仪的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及傅里叶变换光谱仪和用于运行傅里叶变换光谱仪的方法。本发明涉及一种具有偏振镜单元（210）的傅里叶变换光谱仪（200），所述傅里叶变换光谱仪由至少两个进行双折射的晶体、一个用于探测光线的探测单元（202）和一个布置在偏振镜单元（210）与探测单元（202）之间的透镜单元（204）构成，所述透镜单元由至少一个用于使光线转向到探测单元（202）上的透镜元件（206）构成。在此，透镜单元（204）具有能借助于透镜元件（206）改变的焦距，以便可以使傅里叶变换光谱仪（200）在不同的运行模式之间转接。

Description

傅里叶变换光谱仪和用于运行傅里叶变换光谱仪的方法

技术领域

本发明的出发点是一种根据独立权利要求的前序部分所述的设备或方法。

背景技术

目前对如下可能性进行研究：制造一种微型化光谱仪，所述微型化光谱仪根据应用可以记录在可视范围内、在近程红外范围内或者在中等红外范围内的光谱。这种光谱仪尤其是对于装入到诸如智能电话的手持设备中用于进行化学分析来说是令人感兴趣的。文件WO 2011093794 A1、WO 2015015493 A2和EP 1882917 B1描述了针对这样的光谱仪的例子。静态傅里叶变换光谱仪的早期的、没有微型化的形式由张（张等人，“A staticpolarization imaging spectrometer based on a Savart polariscope”，光通信第203期,2002年）以进行成像的萨伐特（Savart）偏振镜的形式提出，被称作偏振成像光谱仪（Polarization Imaging Spectrometer，PIS）而且在随后的出版物中关于最大接受角予以改进。

US 7719677 B2描述了一种傅里叶变换光谱仪，所述傅里叶变换光谱仪包括萨格纳克（Sagnac）干涉仪。光在穿过萨格纳克干涉仪之后经过透镜系统，所述透镜系统包括会聚透镜和柱状透镜，而且紧接着射到2D传感器阵列上。

发明内容

在该背景下，利用这里提出的方案，提出了按照独立权利要求的一种傅里叶变换光谱仪、一种用于运行傅里叶变换光谱仪的方法，此外还提出了按照独立权利要求的一种使用该方法的设备，以及最后提出了按照独立权利要求的一种相对应的计算机程序。通过在从属权利要求中列举的措施，在独立权利要求中说明的设备的有利的扩展方案和改进方案是可能的。

提出了一种具有偏振镜单元的傅里叶变换光谱仪，所述傅里叶变换光谱仪具有至少两个进行双折射的晶体，其中所述傅里叶变换光谱仪具有如下特征：

探测单元，用于探测光线；和

布置在偏振镜单元与探测单元之间的透镜单元，所述透镜单元包括至少一个透镜元件，用于使光线转向到探测单元上，其中透镜单元具有能借助于透镜元件改变的焦距，以便可以使傅里叶变换光谱仪在不同的运行模式之间转接。

傅里叶变换光谱仪、也称作傅里叶变换红外光谱仪、傅里叶转换红外光谱仪或者简称FTIR光谱仪，可以被理解为用于红外光谱的微型化光谱仪。在这种情况下，不是通过直接测量与波长有关的辐射强度来记录光谱，而是通过对所测量的干涉图的傅里叶变换来计算光谱。偏振镜单元可以被理解为萨伐特（Savart）偏振镜，也称作萨伐特元件。例如可以借助于探测单元来测量干涉图。透镜单元可以被理解为如下透镜系统，所述透镜系统包括一个或多个透镜元件。透镜元件例如可以被理解为会聚透镜或者散射透镜。透镜元件比如可以以能移动的方式布置在傅里叶变换光谱仪中。根据实施方式，透镜元件可以是具有能改变的焦距的透镜、比如液晶透镜、液态透镜或者聚合物透镜。可替换地，透镜元件可具有固定的焦距。例如，透镜单元可具有能借助于透镜元件在至少一个第一焦距值与至少一个第二焦距值之间改变的焦距，以便可以使傅里叶变换光谱仪在至少一个被分配给第一焦距值的第一运行模式与至少一个被分配给第二焦距值的第二运行模式之间转接。

这里提出的方案基于如下认识：在使用能移动的透镜系统的情况下可以提供一种微型化傅里叶变换光谱仪，所述微型化傅里叶变换光谱仪能在多个运行模式之间转接。

傅里叶变换光谱仪的静态结构例如可以是这样，使得对于给定的部件和几何形状来说针对大波长以及还可测量的最小波长（采样原理）来确定能达到的分辨率。与此相应，这里提出的方案通过使用经调制的成像几何来提供明显更灵活的光谱仪。该光谱仪例如可以在第一模式下这样运行，使得该光谱仪即使在波长很小的情况下也还可以进行测量，不过为此在大波长的情况下具有被降低的分辨率。在第二模式下，光谱仪例如可以这样运行，使得可测量的最小波长比在第一模式下更大，不过为此在大波长的范围内实现了更好的分辨率。在第三模式下，光谱仪例如可以附加地这样运行，使得信噪比被优化。

按照一个实施方式，在探测单元与透镜元件之间的距离可以是能改变的。由此可以确保：探测单元在透镜元件的焦距改变时始终处在焦平面内。

按照另一实施方式，透镜元件可具有能改变的焦距。通过该实施方式，能够简单地并且准确地改变透镜单元的焦距。

在这种情况下，透镜元件可以实施为液晶透镜、液态透镜或者聚合物透镜或者可以实施为由所提到的透镜的至少两个透镜构成的组合。由此，通过只使用一个透镜元件可以改变透镜单元的焦距。

此外还有利的是，透镜元件由至少两个能相对彼此移动的、具有各一个多项式曲面的透镜部分，也公知为阿尔瓦雷茨（Alvarez）透镜或者罗曼（Lohmann）透镜。通过该实施方式，即使在比较低的成本花费的情况下也可以确保对透镜单元的焦距的准确的调节。

按照另一实施方式，透镜单元可具有至少一个其它的透镜元件，用于使光线转向到探测单元上。透镜元件可以布置在所述其它透镜元件与探测单元之间。所述透镜元件和所述其它透镜元件例如可以一个接一个地布置在到探测单元的一个共同的光路中。所述其它透镜元件例如可以如所述透镜元件那样是能移动的透镜，或者附加地或可替换地，是具有能改变的焦距的透镜。通过该实施方式，可以实现对光线的多次转向或集束。

有利的是，在所述透镜元件与所述其它透镜元件之间的距离，或者附加地或可替换地，在所述探测单元与所述其它透镜元件之间的距离是能改变的。由此，透镜单元例如可以被实现为等焦距的或者变焦距的镜头。

按照另一实施方式，透镜元件和其它透镜元件可具有彼此不同的焦距。由此，可以以低花费使焦距在两个固定值之间改变。

此外，这里提出的方案还提供了一种用于运行按照上述实施方式之一的傅里叶变换光谱仪的方法，其中该方法包括如下步骤：

借助于透镜元件改变透镜单元的焦距，以便使傅里叶变换光谱仪在不同的运行模式之间转接。

按照一个实施方式，该方法包括透镜单元和/或探测单元的行进的步骤，使得探测单元处在透镜单元的焦平面内。

该方法例如可以以软件或者硬件或者以软件和硬件的混合形式实施，例如在控制设备中实施。

此外，这里提出的方案还提供了一种设备，所述设备被构造为在相对应的装置中执行、操控或实现这里所提出的方法的变型方案的步骤。通过本发明的以设备的形式的所述实施变型方案，也可以快速并且高效地解决本发明所基于的任务。

为此，该设备可具有：至少一个计算单元，用于处理信号或数据；至少一个存储单元，用于存储信号或数据；至少一个与传感器或执行器的接口，用于从传感器读入传感器信号或者用于将数据信号或控制信号输出到执行器上；和/或至少一个通信接口，用于读入或者输出数据，所述数据被嵌入到通信协议中。计算单元例如可以是信号处理器、微控制器或者诸如此类的，其中存储单元可以是闪速存储器、EPROM或者磁存储单元。通信接口可以被构造为以无线方式和/或有线方式读入或者输出数据，其中可以读入或输出有线数据的通信接口例如可以电地或者光学地从相对应的数据传输线中读入这些数据或者将这些数据输出到相对应的数据传输线中。

在本情况下，设备可以被理解为如下电设备，所述电设备处理传感器信号并且根据此来输出控制信号和/或数据信号。该设备可具有如下接口，所述接口可以硬件式地和/或软件式地来构造。在硬件式的构件方案的情况下，接口例如可以是所谓的系统ASIC的部分，所述系统ASIC的部分包含该设备的各种各样的功能。然而也可能的是，接口是特有的集成电路，或者至少部分地由分立式器件组成。在软件式的构件方案的情况下，接口可以是软件模块，所述软件模块例如在微控制器上存在于其它软件模块旁边。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出而且在随后的描述中进一步予以阐述。其中：

图1示出了根据张的静态成像的萨伐特（Savart）偏振镜的示意图；

图2示出了按照一个实施例的傅里叶变换光谱仪的示意图；

图3示出了按照一个实施例的傅里叶变换光谱仪的第一运行模式的示意图；

图4示出了按照一个实施例的傅里叶变换光谱仪的第二运行模式的示意图；

图5示出了按照一个实施例的傅里叶变换光谱仪的第三运行模式的示意图；

图6示出了按照一个实施例的透镜单元的透镜元件的不同的位置的示意图；

图7示出了按照一个实施例的透镜元件的透镜部分的不同的位置的示意图；

图8示出了按照一个实施例的方法的流程图；而

图9示出了按照一个实施例的设备的示意图。

在随后对本发明的有利的实施例的描述中，相同或者类似的附图标记被用于在不同的附图中示出的并且起类似作用的要素，其中省去了对这些要素的重复的描述。

具体实施方式

图1示出了根据张的静态成像的萨伐特偏振镜100的示意图。在此，借助于双折射产生两个光线之间的光路区别。不需要能移动的构件来产生光路区别。经过萨伐特偏振镜的光紧接着由透镜102成像到探测器104上。接着，探测器104上的图像显示出所要成像的对象，包括由于干涉引起的强度变化在内。在运行时，偏振镜受控制地以公知的速度被移动经过所要测量的对象。在此，连续地拍摄图像，据此可以针对对象的每个点计算所属的干涉图并且紧接着对所属的干涉图进行傅里叶变换。

图2示出了按照一个实施例的傅里叶变换光谱仪200（随后也简称为光谱仪200）的示意图。光谱仪200包括探测单元202，用于探测光线。与探测单元202对置地布置有透镜单元204。按照该实施例，透镜单元204被实现为透镜系统，所述透镜系统由透镜元件206和布置在透镜元件206与探测单元202之间的其它透镜元件208构成，用于使光线转向到探测单元202上。例如，两个透镜元件206、208具有不同的焦距，其中比如所述其它透镜元件208以能相对于探测单元202移动的方式来布置。这样，通过移动所述其它透镜元件208，可以改变透镜单元204的焦距，以便可以将光谱仪200切换到不同的运行模式。在此，探测单元202的位置应该被引导到新的焦平面内。

可替换地，透镜单元204例如只具有透镜元件206。在这种情况下，透镜元件206可以被实现为具有能改变的焦距的透镜，比如被实现为液晶透镜、液态透镜或者聚合物透镜。附加地，透镜元件206可以以能相对于探测单元202移动的方式来布置。以这种方式，也可以确保灵活地并且准确地调节透镜单元204的焦距。

示例性地，图2中的光谱仪200被实现为基于具有能移动的透镜系统的萨伐特偏振镜的微光谱仪。在此，相对应的萨伐特元件210（也称作偏振镜单元）前置于透镜单元204。在萨伐特元件210与透镜单元204之间布置有分析器212。又有漫射体214前置于萨伐特元件210。在漫射体214与萨伐特元件210之间布置有预滤器216和起偏振镜218，其中起偏振镜218布置在预滤器216和萨伐特元件210之间。预滤器216、尤其是长通滤波器可以处在探测单元202之前的任何任意的位置上。

根据实施例，萨伐特元件210例如按如下地来实现：

- 由相同材料的两个进行双折射的晶体构成，其中第一晶体和第二晶体各具有一个与表面呈45度的光轴，其中第二晶体的主平面与第一晶体相比旋转了90度；

- 由如上面那样的两个进行双折射的晶体构成，其中在第二晶体中光轴在与表面呈另一角度的情况下来取向，但是主平面继续相对于第一晶体旋转了90度；

- 由两个相同的进行双折射的晶体构成，其中在所述晶体之间接有无色的半波片，而光轴与表面呈45度的角度，而两个晶体的主平面彼此平行；

- 由四个进行双折射的晶体构成，其中前两个晶体是进行负双折射的，而后两个晶体是进行正双折射的，而所述晶体否则就像在第一种情况下那样来布置。

图3示出了按照一个实施例的傅里叶变换光谱仪200、比如在上文依据图2描述的光谱仪的第一运行模式的示意图。示出了光谱仪200的运行模式，其中透镜元件206具有小的焦距。探测单元202布置在透镜元件206的焦平面内。靠探测单元202右侧，示意性地示出了被分配给第一运行模式的并且借助于探测单元202来拍摄的第一干涉图300。按照该实施例，透镜元件206是具有可变的位置和焦距的透镜。利用双箭头来标记透镜元件206与探测单元202之间的水平距离。

图4示出了按照一个实施例的傅里叶变换光谱仪200的第二运行模式的示意图。在此，透镜元件206具有比在图3中更大的焦距。与此相应，透镜元件206以比在图3中距探测单元202有更大的水平距离地来布置。类似于图3，靠探测单元202右侧，示意性地示出了被分配给第二运行模式并且借助于探测单元102拍摄的第二干涉图400，所述第二干涉图表示对第一干涉图的放大。

图5示出了按照一个实施例的傅里叶变换光谱仪200的第三运行模式的示意图。不同于两个图3和4，透镜元件206这里具有在第一和第二运行模式的焦距之间的中间焦距。靠探测单元202右侧，示出了相对应的第三干涉图500。示出了在光谱中对中等焦距的使用，在所述光谱中，光谱强度分布只是缓慢地在波长内变化，其中因此不存在猛烈的吸收下降或者其它猛烈的光谱特性。在此，第三干涉图500的边缘区域（在所述边缘区域内，干涉图围绕着恒定的强度有噪声）没有带来新的信息，而是仅仅使通过傅里叶变换得到的光谱的信噪比变差。

图6示出了按照一个实施例的透镜单元204、比如在上文依据图2至5描述的透镜单元的透镜元件206、208的不同的位置的示意图。示出了等焦距的镜头的原理，其中以两个透镜元件206、208的形式的两个透镜被移动，以便改变焦距并且同时使在探测单元202上的图像保持在焦点。

示出了透镜单元204的第一位置600、第二位置602和第三位置604。按照该实施例，除了两个透镜元件206、208之外，透镜单元204包括第一附加透镜元件606和第二附加透镜元件608，其中两个附加透镜元件606、608布置在其它透镜元件208与探测单元202之间，而所述其它透镜元件208布置在透镜元件206与第一附加透镜元件606之间。示例性地，透镜元件206以及两个附加传感器元件606、608被成形为双凸面会聚透镜，而其它透镜元件208被成形为双凹面散射透镜。

在第一位置600，所述其它透镜元件208示例性地处在透镜元件206与第一附加透镜元件606中间。在第二位置602，所述其它透镜元件208被压向所述透镜元件206，使得在两个透镜元件206、208之间的距离小于在所述其它透镜元件208与第一附加透镜元件606之间的距离。附加地，与第一位置600相比，透镜元件206与探测单元202之间的距离通过朝探测单元202的方向移动透镜元件206是稍微被放大的。在第三位置604，所述其它透镜元件208被压向第一附加透镜元件606，使得在两个透镜元件206、208之间的距离现在大于在所述其它透镜元件208与第一附加透镜元件606之间的距离。附加地，与第一位置600相比，透镜元件206与探测单元202之间的距离通过朝探测单元202的方向移动透镜元件206是稍微被缩小的。

图7示出了按照一个实施例的透镜元件206、比如在上文依据图2至6描述的那样的透镜元件206的透镜部分700、702的不同的位置的示意图。按照该实施例，透镜元件206被实现为所谓的阿尔瓦雷茨透镜，也就是说被实现为由第一透镜部分700和第二透镜部分702构成的透镜，其中两个透镜部分700、702各具有一个多项式曲面。两个透镜部分700、702的多项式曲面彼此对置地并且根据实施例彼此相邻地或者彼此间隔开地来布置。附加地，两个透镜部分700、702能彼此侧向地移动。两个透镜部分700、702各在中立的位置704、具有负的总折光力的位置706或者具有正的折光力的位置708被示出。

在第一配置710下，光线在图像平面内从左向右传播。第二配置702表示透镜元件206的内部的立方体表面配置[来源：Sergio Barbero，“The Alvarez and Lohmannrefractive lenses revisited”，Opt. Express 第17期，9376-9390页（2009年）]。

图8示出了按照一个实施例的方法800的流程图。用于运行傅里叶变换光谱仪、比如在上文依据图2至7描述的光谱仪的方法800包括步骤810，在所述步骤810中，借助于透镜元件来改变透镜单元的焦距，以便使傅里叶变换光谱仪在不同的运行模式之间转接。按照一个实施例，在另一步骤中实现透镜单元和/或探测单元的行进，使得探测单元处在透镜单元的焦平面内。

图9示出了按照一个实施例的设备900的示意图。设备900例如可以被用于执行方法，如其在上文依据图8来描述的那样。设备900具有改变单元910，所述改变单元被构造为通过操控透镜元件来改变透镜单元的焦距。为此，改变单元910将相对应的操控信号912输出到透镜元件或者与透镜元件耦合的执行器上。

随后，这里所提出的方案的不同的实施例再次以其它表达来描述。

这里提出的方案核心地利用了：借助于以透镜单元204的形式的能移动的透镜系统，干涉图在探测单元202、比如萨伐特偏振镜的探测器（阵列）上的放大能可变地被调整。因为探测单元202的尺寸以及像素的大小或距离都是固定的，所以干涉图的采样频率、可成像的最大相位差以及探测单元202的如下部分通过干涉图的放大直接被确定，在所述部分上对干涉图的如下那个部分进行成像，所述部分的振荡可能还与探测器噪声不同。由此，又以相同的顺序确定没有（与光学长通预滤器相结合的）混叠问题的可测量的最小波长、可达到的分辨率以及可达到的信噪比。

因此，这里提出的方案的优点在于：根据所希望的测量情形可以优化上面提到的参量之一或者可以调整与测量情况相匹配的权衡（Trade-Off）。

尤其是当探测器的大小由于其价格而是限制性标准时，有利的是，利用小探测器可以实现关于分辨率和可测量的最小波长的宽的功能性。

如在图2中示出的那样，可以给光谱仪200的光路补充可选的预滤器216，所述可选的预滤器原则上也可以被布置在另一位置，不过在探测单元202前面的另一位置。聚焦光学系统通过由以透镜元件206、208的形式的至少两个能移动的透镜构成的透镜系统来形成。

由具有固定的焦距的至少两个透镜构成的能移动的透镜系统也可以被视为具有可变焦距的有效的能移动的透镜。如在图3和4中示出的那样，由此可以实现干涉图在探测单元202上的放大或者延伸或缩小或者压紧。

在萨伐特偏振镜的情况下，每个入射角都分配有在两个分开的光线之间的确定的相位差。因此，在图3和4中示出的两个经准直的光束（一个光线在此分别表示通过偏振镜分开的光线的总和）由于透镜成像而导致在探测单元202上的相同的强度光斑。因为在探测单元202上的入射点在大焦距的情况下在更外面，所以通过使用更高的焦距实现了干涉图的延伸。

干涉图是入射角的连续函数，所述连续函数通过探测单元202在离散的点上、即针对离散的相位差来采样。局部的采样频率通过探测单元202的像素的大小或者彼此间的距离来确定。因此，干涉图的采样频率通过像素的大小以及干涉图在探测单元202上的放大来确定。放大越强烈、也就是说焦距越大，干涉图中的采样点就越浓密、也就是说采样频率就越高。

采样原理指明：采样频率应该是存在于所要采样的信号中的最大频率分量的至少两倍那么大。如果这不是这种情况，那么发生所谓的混叠（Aliasing）效果，所述混叠效果使信号失真，比如类似于电影中正在行驶的汽车的好像向后旋转的轮缘。如果在所要采样的信号中存在会违背采样原理的频率分量，那么这些频率分量应该在采样之前被滤除。

因为在傅里叶变换光谱仪的情况下在干涉图案中的短的高频波长导致高频振荡，所以与此相应地应该借助于长通滤波器来滤除过于短波以致于不能足够快地对所属的干涉图进行采样的光。

傅里叶变换光谱仪在给定的波长λ₀的情况下的分辨率大约是，其中Δ_max是已经在干涉图中被拍摄到的最大光程差。因此，对于大波长来说，分辨率变得更差。原因在于：分辨率只是在波数或者频率方面是恒定的，然而在波长方面不是恒定的。在傅里叶变换光谱仪的情况下，除了进行双折射的晶体的厚度和在进行双折射的晶体中在正常的光线与特殊的光线之间的折射率对比之外，最大光程差还通过探测单元202的大小与透镜成像和可使用的最大入射角相关联地来确定。因此，图3和4示出了焦距的选择如何影响可采样的最小波长以及分辨率。

因此，对于小的焦距来说，可以在探测单元202上对大的光程差进行成像，使得可以实现高分辨率。然而，在此由于固定的像素大小而只能用低频率对干涉图进行采样，由此增大了可采样的最小波长。如果在所要测量的光谱中存在更短的波长部分，那么这些更短的波长部分应该借助于光学预滤器来滤除，因为它们否则可能强有力地干扰分析。

对于大焦距来说，在探测单元202上只对小的光程差进行成像，使得分辨率被降低。然而，干涉图的所述区域可以更精细地被采样，使得也可以分析更短的波长。对于该模式来说，根据所要测量的光谱可能需要具有更短的通过波长的长通滤波器，然而如果在所要测量的光中不存在相对应的波长部分，那么可以省去所述长通滤波器。

当然，在这两个极端之间也存在有意义的成像模式或焦距。对于所要测量的具有宽的特点的光谱来说、也就是说对于在大的波长范围内延伸的光谱来说，干涉图在中央区域之外快速地下降到零。接着，所探测到的信号强度不再能够快速地与探测器像素的噪声进行区分。接着，在比称得上不同于零的信号更大的范围内对干涉图的拍摄和分析不再导致信号的改善，因为信噪比降低。就此而言，如在图5中示出的拍摄可能是不利的。作为替代，具有比如更大的焦距的干涉图应该被放大到探测单元202上，使得可分辨的振荡的区域正好覆盖整个探测器表面。由此，在信噪比最大的情况下最精细地进行采样。

如果透镜的焦距可以变化而且同时保证了探测单元202处在透镜单元204的焦平面内，那么所述不同的模式的优点可以在傅里叶变换光谱仪中可变地被使用。这可以借助于能移动的透镜系统来实现。这种变焦镜头以不同的实施方案存在，所述变焦镜头的基本原理基于：具有焦距f1和f2和彼此间的距离d的两个透镜具有按照等式1/f = 1/f1 + 1/f2–d*1/(f1*f2) 的共同的焦距f或者通过折光力Φ = 1/f来表达：Φ = Φ1 + Φ2 – d*Φ1*Φ2。这种透镜变焦的原理在图6中示出。前三个透镜206、208、606形成所谓的无焦变焦系统（无焦，因为经准直的光线又作为经准直的光线离开该系统）。如果现在中间的透镜208被移动，那么无焦变焦的放大被改变。在此，焦距（在透镜系统中被称作有效焦距）被改变。有效焦距是在图像平面和想象中被延长的、从左射入的边缘光线与所属的聚焦到图像平面上的光线的交点之间的距离（两个光线通过黑色的虚线来示出）。除了变焦系统的中间的透镜208之外，第一透镜206也还容易地被移动，以便补偿图像平面的在其它情况下出现的移动，这也可以被称作等焦距的镜头。这一点或者通过两个单独的马达来实现或者通过使中间的透镜208线性地移动的唯一的马达来实现，以及通过与相对应的通常非线性的传动的用于使第一透镜206重新定位的机械连接来实现。例如如下镜头基于所描述的原理，所述镜头在电影帧中被使用，在那里需要变焦，其中图像始终保持清晰。如果对图像清晰度的获得不是关键性的，那么例如仅仅移动中间的透镜208。然后，应该跟踪整个透镜系统，以便重新聚焦，这也可以被称作变焦距的镜头。在智能电话的情况下，这样的镜头例如可以借助于振动圈来移动。此外，透镜的移动例如可以通过使用形状记忆合金、压电马达或者压电MEMS或者MEMS执行器来实现。

替换于由可移动的透镜构成的系统，也可以使用具有可变的焦距的各个透镜，诸如液晶透镜；LCoS透镜，其中相阻滞通过液晶的进行双折射的特性来实现；具有液态膜的液态透镜，所述液态透镜的形状可以通过所施加的应力和它们的表面应力来改变；或者聚合物透镜，比如作为聚合物体积或者作为膜，所述聚合物透镜的形状可以通过外部电压来改变。此外，可以使用基于所谓的阿尔瓦雷茨原理的变焦距的透镜（也称作阿尔瓦雷茨透镜或者罗曼透镜），如这在图7中示出的那样。这种透镜包括两个具有立方相阻滞的元件700、702，所述两个具有立方相阻滞的元件700、702在横向移动时改变它们的焦距。在此，所述元件的相应的表面具有三阶多项式的形状。

附加地，对于透镜焦距的每次调整来说都可以使用所属的长通滤波器，所述长通滤波器保证了没有违背采样原理。在只具有两次透镜调整的简单的实施例中，这比如借助于能由手来移动到萨伐特元件前面的滤波器盖来实现。对于多次透镜调整来说，该滤波器也可以被实现为滤光轮。可替换地，也可使用能调整的长通滤波器。

按照另一实施例，透镜系统是不能调整的，而是具有两个或更多个带不同的焦距的单独的透镜，所述透镜以不同的距离成像到两个或者更多个不同的探测器上。在这种情况下，针对每个成像路径都应该使用相对应的预滤器。

如果一个实施例包括在第一特征与第二特征之间的“和/或”逻辑关系，那么这能被察知为使得该实施例按照一个实施方式不仅具有第一特征而且具有第二特征，而按照另一实施例或者只具有第一特征或者只具有第二特征。

Claims (11)

1.一种具有偏振镜单元（210）的傅里叶变换光谱仪（200），所述傅里叶变换光谱仪包括至少两个进行双折射的晶体，其中所述傅里叶变换光谱仪（200）具有如下特征：

探测单元（202），用于探测光线；和

布置在所述偏振镜单元（210）与所述探测单元（202）之间的透镜单元（204），所述透镜单元包括至少一个透镜元件（206），用于使所述光线转向到所述探测单元（202）上，其中所述透镜单元（204）具有能借助于所述透镜元件（206）改变的焦距，以便能够使所述傅里叶变换光谱仪（200）在不同的运行模式之间转接。

2.根据权利要求1所述的傅里叶变换光谱仪（200），其中，在所述探测单元（202）与所述透镜元件（206）之间的距离是能改变的。

3.根据上述权利要求之一所述的傅里叶变换光谱仪（200），其中，所述透镜元件（206）具有能改变的焦距。

4.根据上述权利要求之一所述的傅里叶变换光谱仪（200），其中，所述透镜元件（206）被实施为液晶透镜和/或液态透镜和/或聚合物透镜。

5.根据上述权利要求之一所述的傅里叶变换光谱仪（200），其中，所述透镜元件（206）由至少两个能相对彼此移动的、各具有一个多项式曲面的透镜部分（700、702）来实施。

6.根据上述权利要求之一所述的傅里叶变换光谱仪（200），其中，所述透镜单元（204）具有至少一个其它透镜元件（208），用于使所述光线转向到所述探测单元（202）上，其中所述透镜元件（206）布置在所述其它透镜元件（208）与所述探测单元（202）之间。

7.根据权利要求6所述的傅里叶变换光谱仪（200），其中，在所述透镜元件（206）与所述其它透镜元件（208）之间和/或在所述探测单元（202）与所述其它透镜元件（208）之间的距离是能改变的。

8.根据权利要求6或7所述的傅里叶变换光谱仪（200），其中所述透镜元件（206）和所述其它透镜元件（208）具有彼此不同的焦距。

9.一种用于运行根据权利要求1至8之一所述的傅里叶变换光谱仪（200）的方法（800），其中，所述方法（800）包括如下步骤：

借助于所述透镜元件（206）改变（810）所述透镜单元（204）的焦距，以便使所述傅里叶变换光谱仪（200）在不同的运行模式之间转接。

10.根据权利要求9所述的方法（800），所述方法（800）具有所述透镜单元（204）和/或所述探测单元（202）的行进的步骤，使得所述探测单元（202）处在所述透镜单元（204）的焦平面内。

11.一种具有单元（910）的设备（900），所述设备被构造为实施和/或操控根据权利要求9或10所述的方法（800）。