專利名稱：干涉光場(chǎng)成像高光譜全偏振探測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)探測(cè)領(lǐng)域，特別是一種能夠同時(shí)獲得目標(biāo)空間二維圖像信息、目標(biāo)各點(diǎn)光譜信息和每一譜段的全StOkes偏振分量四維信息的干涉光場(chǎng)成像高光譜全偏振探測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
成像偏振技術(shù)和成像光譜技術(shù)作為光學(xué)探測(cè)領(lǐng)域的新技術(shù)在過去十幾年時(shí)間里 得到了很大發(fā)展，其中成像偏振技術(shù)采用輻射成像技術(shù)和偏振測(cè)量技術(shù)相結(jié)合方法，能夠獲得目標(biāo)的二維空間輻射光強(qiáng)信息和目標(biāo)各點(diǎn)的偏振信息；成像光譜技術(shù)采用輻射成像技術(shù)和光譜測(cè)量技術(shù)相結(jié)合方法，能夠獲得目標(biāo)的二維空間輻射光強(qiáng)信息和目標(biāo)各點(diǎn)的光譜信息。將成像光譜技術(shù)和成像偏振技術(shù)相結(jié)合變得到了一種新的光學(xué)探測(cè)技術(shù)，即成像光譜偏振探測(cè)技術(shù)。成像光譜偏振技術(shù)融合了成像光譜技術(shù)和成像偏振技術(shù)的特點(diǎn)，能夠同時(shí)獲得目標(biāo)的二維空間光強(qiáng)信息和目標(biāo)各點(diǎn)的光譜信息，以及每點(diǎn)各譜段的偏振信息。成像光譜偏振技術(shù)作為一種新的光學(xué)探測(cè)技術(shù)，增加了光學(xué)探測(cè)的信息量，提高了對(duì)目標(biāo)的探測(cè)和識(shí)別能力，具有廣闊的應(yīng)用前景，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事偵察、大氣探測(cè)等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。成像光譜偏振技術(shù)作為一種新的光學(xué)探測(cè)技術(shù)，得到了多個(gè)國(guó)家，尤其是歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家的廣泛關(guān)注。目前成像光譜偏振技術(shù)主要有基于聲光調(diào)制的成像光譜偏振技術(shù)、基于電光調(diào)制的成像光譜偏振技術(shù)、基于層析成像的成像光譜偏振技術(shù)、基于干涉成像光譜的成像光譜偏振技術(shù)。因?yàn)楦缮娉上窆庾V技術(shù)具有高通量、高光譜分辨率、高目標(biāo)分辨率等優(yōu)點(diǎn)，所以基于干涉成像光譜技術(shù)的成像光譜偏振技術(shù)具有較高研究?jī)r(jià)值?，F(xiàn)有的基于干涉成像光譜技術(shù)的成像光譜偏振技術(shù)多是在干涉成像光譜探測(cè)裝置前面加入偏振組件，通過偏振組件把目標(biāo)的偏振信息調(diào)制到不同的波數(shù)上，通過后面干涉成像光譜裝置后，不同的Stokes分量在干涉圖上分開。提取不同的Stokes分量對(duì)應(yīng)干涉圖，采用傅里葉變換方法便可以得到光譜信息。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)“無源靜態(tài)三角共路干涉成像光譜全偏振探測(cè)裝置”(申請(qǐng)公布號(hào)CN101799327A，公布日2010. 08. 11)公開了一種干涉成像光譜全Stokes偏振分量探測(cè)裝置，包括前置光學(xué)望遠(yuǎn)系統(tǒng)、靜態(tài)全光調(diào)制模塊、靜態(tài)干涉成像光譜儀、成像鏡組、探測(cè)器以及信號(hào)獲取與處理系統(tǒng)，目標(biāo)源發(fā)出的光準(zhǔn)直后進(jìn)行相伴調(diào)制，成為兩束平等偏振光，經(jīng)成像鏡后匯聚于探測(cè)器上成像并發(fā)生干涉，信號(hào)送信號(hào)獲取與處理系統(tǒng)處理。但是該方法中每種偏振態(tài)只對(duì)應(yīng)一小段干涉信息，這就大大降低了裝置的光譜分辨率。與此同時(shí)相鄰Stokes分量的干涉信息存在混疊現(xiàn)象，進(jìn)一步降低了裝置光譜分辨率，甚至?xí)绊憦?fù)原光譜準(zhǔn)確度，并且其靜態(tài)全光調(diào)制模塊結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)成本高
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種干涉光場(chǎng)成像高光譜全偏振探測(cè)裝置，單次測(cè)量便可得到目標(biāo)二維空間光強(qiáng)信息、目標(biāo)各點(diǎn)全Stokes偏振分量、目標(biāo)各點(diǎn)高分辨率光譜信息，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為一種干涉光場(chǎng)成像高光譜全偏振探測(cè)裝置，包括順序配置的前置光學(xué)望遠(yuǎn)系統(tǒng)、橫向剪切干涉系統(tǒng)、光場(chǎng)成像系統(tǒng)、面陣探測(cè)器和信號(hào)處理系統(tǒng)，被探測(cè)目標(biāo)光線依次通過所述前置光學(xué)望遠(yuǎn)系統(tǒng)、橫向剪切干涉系統(tǒng)、光場(chǎng)成像系統(tǒng)，到達(dá)面陣探測(cè)器，信號(hào)處理系統(tǒng)從面陣探測(cè)器獲取帶有偏振信息的干涉圖像，通過處理得到被探測(cè)目標(biāo)的二維空間圖像、高光譜信息和全Stokes偏振分量。所述光場(chǎng)成像系統(tǒng)包括同軸順序設(shè)置的成像鏡組前組件、偏振片陣列、成像鏡組后組件和光場(chǎng)成像器件。所述光場(chǎng)成像器件為針孔陣列或微透鏡陣列。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)I、單次測(cè)量便可獲得目標(biāo)二維空間光強(qiáng)信息、各點(diǎn)光譜信息和全Stokes偏振分量;2、各偏振態(tài)下干涉信息不存在混疊現(xiàn)象，裝置的光譜分辨率和復(fù)原光譜準(zhǔn)確度聞;3、整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低。


圖I是本發(fā)明干涉光場(chǎng)成像高光譜全偏振探測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖I中的光場(chǎng)成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖2中的針孔陣列光場(chǎng)成像器件。圖4是圖2中的微透鏡陣列光場(chǎng)成像器件。圖中，I為前置光學(xué)望遠(yuǎn)系統(tǒng)，2為橫向剪切干涉系統(tǒng)，3為光場(chǎng)成像系統(tǒng)，4為面陣探測(cè)器，5為信號(hào)處理系統(tǒng)，31為成像鏡組前組件，32為偏振片陣列，33為成像鏡組后組件，34為光場(chǎng)成像器件，341為針孔陣列，342為微透鏡陣列。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖1，本發(fā)明一種干涉光場(chǎng)成像高光譜全偏振探測(cè)裝置，包括順序配置的前置光學(xué)望遠(yuǎn)系統(tǒng)I、橫向剪切干涉系統(tǒng)2、光場(chǎng)成像系統(tǒng)3、面陣探測(cè)器4和信號(hào)處理系統(tǒng)5，被探測(cè)目標(biāo)光線依次通過所述前置光學(xué)望遠(yuǎn)系統(tǒng)I、橫向剪切干涉系統(tǒng)2、光場(chǎng)成像系統(tǒng)3，到達(dá)面陣探測(cè)器4，信號(hào)處理系統(tǒng)5從面陣探測(cè)器4獲取帶有偏振信息的干涉圖像，通過處理得到被探測(cè)目標(biāo)的二維空間圖像、高光譜信息和全Stokes偏振分量。如圖2，光場(chǎng)成像系統(tǒng)3包括同軸順序設(shè)置的成像鏡組前組件31、偏振片陣列32、成像鏡組后組件33和光場(chǎng)成像器件34。光場(chǎng)成像器件34可以是針孔陣列341，如圖3 ;也可以是微透鏡陣列342，如圖4。本發(fā)明干涉光場(chǎng)成像高光譜全偏振探測(cè)裝置工作過程為探測(cè)目標(biāo)發(fā)射或者反射的入射光I (x，y)通過前置光學(xué)望遠(yuǎn)系統(tǒng)1，確定目標(biāo)視場(chǎng)、消除雜散光后進(jìn)入橫向剪切干涉系統(tǒng)2，入射光被橫向剪切一分為二，引入光程差信息，得到I (x，y，△)，隨后進(jìn)入光場(chǎng)成像系統(tǒng)3 ;入射光依次通過光場(chǎng)成像系統(tǒng)3的成像鏡組前組件31、偏振片組件32、成像鏡組后組件33、光場(chǎng)成像器件34，通過孔徑光闌處的偏振片陣列，引入偏振信息，得到I(x，y，A, P)，隨后進(jìn)入位于光場(chǎng)成像器件后的面陣探測(cè)器4上面，將入射光I (x, y, A, P )中偏振信息調(diào)制到不同的像元上I (x，y，A, p (x, y,))，彼此之間不存在混疊現(xiàn)象。得到帶有光譜信息、全Stokes偏振分量和目標(biāo)二維空間光強(qiáng)信息的干涉信號(hào)，這些信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理系統(tǒng)5采集處理后即可獲得目標(biāo)二維空間圖像、高光譜信息和全Stokes偏振分量。其中的前置光學(xué)望遠(yuǎn)系統(tǒng)I、信號(hào)處理系統(tǒng)5的構(gòu)成采用本技術(shù)領(lǐng)域現(xiàn)有的通用結(jié)構(gòu)，面陣探測(cè)器4采用大靶面探測(cè)器。本發(fā)明特別之處在于其光場(chǎng)成像系統(tǒng)3，即在同軸設(shè)置的成像鏡組前組件31和成像鏡組后組件33加入了偏振片陣列32，在成像鏡組后組件 33后的光場(chǎng)成像器件34為為針孔陣列或微透鏡陣列，采用針孔陣列會(huì)降低裝置的光通量，采用微透鏡陣列能夠很好地解決這一問題。
權(quán)利要求
1.一種干涉光場(chǎng)成像高光譜全偏振探測(cè)裝置，其特征在于包括順序配置的前置光學(xué)望遠(yuǎn)系統(tǒng)(I)、橫向剪切干涉系統(tǒng)(2)、光場(chǎng)成像系統(tǒng)(3)、面陣探測(cè)器(4)和信號(hào)處理系統(tǒng)(5)，目標(biāo)光依次通過所述前置光學(xué)望遠(yuǎn)系統(tǒng)(I)、橫向剪切干涉系統(tǒng)(2)、光場(chǎng)成像系統(tǒng)(3)，到達(dá)面陣探測(cè)器(4)，信號(hào)處理系統(tǒng)(5)從面陣探測(cè)器(4)獲取帶有偏振信息的干涉圖像，通過處理得到被探測(cè)目標(biāo)的ニ維空間圖像、高光譜信息和全Stokes偏振分量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的干涉光場(chǎng)成像高光譜全偏振探測(cè)裝置，其特征在于所述光場(chǎng)成像系統(tǒng)(3)包括同軸順序設(shè)置的成像鏡組前組件(31)、偏振片陣列(32)、成像鏡組后組件(33)和光場(chǎng)成像器件(34)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的干涉光場(chǎng)成像高光譜全偏振探測(cè)裝置，其特征在于所述光場(chǎng)成像器件(34)為針孔陣列(341)或微透鏡陣列(342)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種干涉光場(chǎng)成像高光譜全偏振探測(cè)裝置，包括順序配置的前置光學(xué)望遠(yuǎn)系統(tǒng)、橫向剪切干涉系統(tǒng)、光場(chǎng)成像系統(tǒng)、面陣探測(cè)器和信號(hào)處理系統(tǒng)，被探測(cè)目標(biāo)光線依次通過所述前置光學(xué)望遠(yuǎn)系統(tǒng)、橫向剪切干涉系統(tǒng)、光場(chǎng)成像系統(tǒng)，到達(dá)面陣探測(cè)器，信號(hào)處理系統(tǒng)從面陣探測(cè)器提取被探測(cè)目標(biāo)的二維空間圖像、高光譜信息和全Stokes偏振分量。利用本探測(cè)裝置，單次測(cè)量便可得到目標(biāo)二維空間光強(qiáng)信息、目標(biāo)各點(diǎn)全Stokes偏振分量、目標(biāo)各點(diǎn)高分辨率的光譜信息，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)G01J3/45GK102680101SQ201210157888
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者何勇, 周偉, 姚良濤, 孟鑫, 崔艷軍, 朱日宏, 李建欣, 沈華, 王小鋒, 王青, 郭仁慧, 陳磊, 馬駿, 高志山 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)