[发明专利]一种广域多角度偏振光谱成像系统

说明书

一种广域多角度偏振光谱成像系统，由广角近远心成像镜组、准直扩束镜组、偏振光谱调制模块、中继成像镜组、狭缝阵列、传像模块、光栅成像光谱仪、面阵探测器组件和数据处理单元组成；入射光经过近远心成像镜组后实现第一次成像，再经过准直扩束镜组后，形成具有一定视场角的平行光束，平行光束入射到偏振光谱调制模块，实现对光束偏振态的调制，经过中继成像镜组实现第二次成像，狭缝阵列摆放在第二次成像的像面处，狭缝阵列的作用是实现多角度观测，利用传像模块将多个狭缝对应的像面重新排列，作为光栅成像光谱仪的输入，光栅成像光谱仪获取经过偏振调制的多种观测角度的光谱色散数据，经数据处理单元，解调出多种观测角度的偏振光谱成像数据。

技术领域

本发明属于光学遥感技术领域，涉及一种广域多角度偏振光谱成像系统。

背景技术

广域多角度偏振光谱成像系统是指采用广角成像、多角度观测、光谱成像、偏振成像模式，多用于大气探测，也可应用在地质资源探测、农林植被监测、水体海岸带环境监测、自然灾害监测、城市规划等多种其它领域。成像系统能够对目标的偏振光谱信息进行测量，由于不同目标具有各自一定的偏振光谱特性，对偏振光谱参数进行测量就能很好地表征被探测目标的性质特征，从而使其成为光学遥感的有效手段。

目前国内外现有的可实现广域多角度偏振光谱成像的系统不多，成功应用的典型代表为法国POLDER航天卫星载荷和中国的DPC航空载荷，二者采用近似的技术方案和指标，主要采用旋转偏振片、滤光片配合面阵探测器的传统技术方案，对于传统技术方案，实现广域成像、多角度观测、多光谱或高光谱成像、偏振成像的方式为：

广域成像方式：采用广角镜头配合面阵探测器实现；

多角度观测：在航空航天平台运动过程中，利用光学镜头的不同视场，实现多角度观测；

光谱获取方式：采用多组滤光片进行几个典型应用谱段的选取，谱段范围为可见光和近红外谱段，具备偏振探测能力的谱段数量为3个。

偏振获取方式：利用多个偏振片获取目标的3种线偏振信息。

传统技术方案因为采用旋转机构，因此不能进行同时偏振探测，各个偏振态是非同时获取，存在时间间隔。目前国内外采用传统技术方案，存在机械转动、非同时探测、偏振探测谱段数量少等缺点。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服传统技术方案的不足，提出一种广域多角度偏振光谱成像系统，克服传统技术存在机械转动的缺点，无运动部件能够保证系统在稳定状态下长期连续探测，大大延长使用寿命。

本发明的技术方案是：一种广域多角度偏振光谱成像系统，包括广角近远心成像镜组、准直扩束镜组、偏振光谱调制模块、中继成像镜组、狭缝阵列、传像模块、光栅成像光谱仪和数据处理单元；入射光经过广角近远心成像镜组后实现第一次成像，经过准直扩束镜组后形成具有一定视场角的平行光束，平行光束入射到偏振光谱调制模块实现对光束偏振态的调制，再经过中继成像镜组实现第二次成像；狭缝阵列摆放在第二次成像的像面处，实现多角度观测；传像模块将从狭缝阵列出射的多个狭缝对应的像面重新排列成一列，作为后端光栅成像光谱仪的输入，光栅成像光谱仪获取经过偏振光谱调制的多种观测角度的光谱色散数据，送至数据处理单元解调出多种观测角度的偏振光谱成像数据。

所述的偏振光谱调制模块包括从左向右依次排列的2个相位延迟器和1个检偏器，其中第一相位延迟器的快轴方向与第二相位延迟器的快轴方向成45°角，检偏器的透光轴方向与第一相位延迟器的快轴方向平行。

所述的广角近远心成像系统的系统视场≥100°×100°。

所述的传像模块为光纤板或光锥组件。