[发明专利]光谱偏振图像投影装置及其投影方法

权利要求书

1.一种光谱偏振图像投影装置，其特征在于：包括依次设置的光谱引擎、空间引擎和偏振引擎，其中光谱引擎包括沿光路依次设置的光源（1）、第一成像物镜（2）、光阑（3）、第一准直物镜（4）、光栅（5）、第二成像物镜（6）、第一数字微镜器件（7）、第一反射镜（8）和第二反射镜（9），空间引擎包括沿光路依次设置的匀束器（10）、第二准直物镜（11）、第三反射镜（12）、第二数字微镜器件（13）、第四反射镜（14）和第三成像物镜（15）；偏振引擎包括沿光路依次设置的偏振片（16）、第一分光棱镜（17）、第一硅基液晶空间光调制器（18）、第二分光棱镜（19）、第二硅基液晶空间光调制器（20）、第四成像物镜（21）和探测器（22）。

2.根据权利要求1所述的光谱偏振图像投影装置，其特征在于：所述光谱引擎中，共光轴依次设置光源（1）、第一成像物镜（2）、光阑（3）、第一准直物镜（4）和光栅（5），第二成像物镜（6）和第一数字微镜器件（7）依次设置在光栅（5）的反射光路上，第一反射镜（8）位于第一数字微镜器件（7）的反射光路，第二反射镜（9）位于第一反射镜（8）的反射光路，空间引擎位于第二反射镜（9）的反射光路。

3.根据权利要求2所述的光谱偏振图像投影装置，其特征在于：所述空间引擎中，共光轴依次设置匀束器（10）、第二准直物镜（11）和第三反射镜（12），匀束器（10）位于第二反射镜（9）的反射光路上，第二数字微镜器件（13）位于第三反射镜（12）的反射光路上，第四反射镜（14）位于第二数字微镜器件（13）的反射光路上，第三成像物镜（15）位于第四反射镜（14）的反射光路上，偏振引擎位于第三成像物镜（15）后方。

4.根据权利要求3所述的光谱偏振图像投影装置，其特征在于：所述偏振引擎中，共光轴依次设置偏振片（16）和第一分光棱镜（17），偏振片（16）位于第三成像物镜（15）后方，第一硅基液晶空间光调制器（18）位于第一分光棱镜（17）的反射光路上，第二分光棱镜（19）位于第一分光棱镜（17）的透射光路上，第二硅基液晶空间光调制器（20）位于第二分光棱镜（19）的反射光路上，第四成像物镜（21）和探测器（22）依次设置在第二分光棱镜（19）的透射光路上。

5.根据权利要求4所述的光谱偏振图像投影装置，其特征在于：来自光源（1）的入射光束通过第一成像物镜（2）成像在其像面上，经光阑（3）后入射至准直物镜（4），形成准直光束，以准直光束形式入射到光栅（5）发生色散；色散后的光束经过第二成像物镜（6）入射到第一数字微镜器件（7），通过电脑传送到第一数字微镜器件（7）的一维光谱信号则控制其微镜的偏转方向，一部分微镜顺时针旋转12°并将实验所需的光束反射到第一反射镜（8），经第一反射镜（8）反射至第二反射镜（9），并进入空间引擎，另部分微镜逆时针旋转12°反射其余光束；

实验所需的光束进入空间引擎的匀束器（10），并经过第二准直物镜（11）形成准直光束，经过第三反射镜（12）的反射到第二数字微镜器件（13）；通过电脑传送到第二数字微镜器件（13）的二维图像信号控制微镜的旋转并反射实验所需的光束到第四反射镜（14），经第四反射镜（14）反射到第三成像物镜（15），并进入偏振引擎；

实验所需的光束通过偏振引擎的偏振片（16），形成偏振光束，经过第一分光棱镜（17）的反射后垂直入射到第一硅基液晶空间光调制器（18）成像并反射，经第一分光棱镜（17）透射到第二分光棱镜（19），经第二分光棱镜（19）反射至第二硅基液晶空间光调制器（20），第二硅基液晶空间光调制器（20）成像并反射经第二分光棱镜（19）透射至第四成像物镜（21）后被探测器（22）接收图像。

6.基于权利要求1所述的光谱偏振图像投影装置的投影方法，其特征在于，方法步骤如下：

步骤1、来自光源（1）的入射光束通过第一成像物镜（2）成像在其像面上，经光阑（3）后入射至准直物镜（4），形成准直光束，以准直光束形式入射到光栅（5）发生色散；

步骤2、色散后的光束经过第二成像物镜（6）入射到第一数字微镜器件（7），通过电脑传送到第一数字微镜器件（7）的一维光谱信号则控制其微镜的偏转方向，一部分微镜顺时针旋转12°并将实验所需的光束反射到第一反射镜（8），经第一反射镜（8）反射至第二反射镜（9），并进入空间引擎，另部分微镜逆时针旋转12°反射其余光束；

步骤3、上述实验所需的光束进入空间引擎的匀束器（10），并经过第二准直物镜（11）形成准直光束；

步骤4、经过第三反射镜（12）的反射到第二数字微镜器件（13）；通过电脑传送到第二数字微镜器件（13）的二维图像信号控制微镜的旋转并反射实验所需的光束到第四反射镜（14），经第四反射镜（14）反射到第三成像物镜（15），并进入偏振引擎；

步骤5、实验所需的光束通过偏振引擎的偏振片（16），形成偏振光束，经过第一分光棱镜（17）的反射后垂直入射到第一硅基液晶空间光调制器（18）成像并反射，经第一分光棱镜（17）透射到第二分光棱镜（19），经第二分光棱镜（19）反射至第二硅基液晶空间光调制器（20），第二硅基液晶空间光调制器（20）成像并反射经第二分光棱镜（19）透射至第四成像物镜（21）后被探测器（22）接收图像。