[发明专利]基于AOTF与旋光晶体组合的全线偏振光谱成像装置

说明书

本发明公开了一种基于AOTF与旋光晶体组合的全线偏振光谱成像装置，该装置由望远系统、全线偏振光谱成像组件、计算机控制与图像采集系统组成。全线偏振光谱成像组件由无偏分束器、补偿器、旋光晶体、AOTF、AOTF驱动控制器、成像镜、探测器组成。本发明中基于AOTF与旋光晶体组合的全线偏振光谱成像装置，在成像光路中采用AOTF与旋光晶体组合的方式，通过全线偏振光谱成像组件中的AOTF和旋光晶体可同步实时获得同一目标的0°、90°、45°和135°四个偏振角度的连续变换的全线偏振光谱图像，具有光学效率高，光谱分辨率高，实时性好的特点。

技术领域

本发明属于偏振光谱成像技术领域，涉及一种偏振光谱成像装置，尤其涉及一种基于AOTF与旋光晶体组合的全线偏振光谱成像装置。

背景技术

偏振成像技术可以获得目标的二维图像信息以及图像各个点的偏振信息，而光谱成像技术是将对目标光谱数据特征进行提取分析的光谱分析技术与对目标进行成像的二维成像技术的有机结合，因此偏振成像技术与光谱成像技术相结合便产生了偏振光谱成像技术，该技术是将空间、光谱、偏振信息同时获得的一种新技术，近年来在遥感探测、生物医学、军事目标侦察等众多领域得到广泛应用。目前根据偏振光谱成像方式的不同，偏振光谱成像技术主要分为色散元件加偏振元件型、新型偏振干涉成像光谱型和滤光元件加偏振元件型这三类。色散元件主要是棱镜和光栅，偏振元件主要是偏振片和相位调制器，滤光元件主要是滤光片和可调谐滤光器。

申请号为201310576075.X的中国发明专利公布了一种宽视场体积紧凑型偏振成像相机，该偏振成像相机由物镜、多个分束镜、滤光片及滤光片切换装置、偏振片、图像传感器组成，可以同时得到同一目标的不同波长的四个偏振态信息。但是该相机存在两个不足：第一，存在滤光片切换装置移动部件，且切换控制复杂，难以保证实时性和精确性；第二，采用分束镜数量较多，大大降低了相机系统的光学能量。

申请号为200920032961.5的中国实用新型专利公布了一种基于孔径分割和声光可调谐滤光器的可编程偏振超光谱成像仪，该偏振超光谱成像仪由前置镜、视场光阑、前置准直镜、四孔径偏振片、子孔径成像镜、后置准直镜、AOTF、成像镜、探测器及光学陷阱等组成，以孔径分割方式同时获取目标场景的全部线偏振信息，以声光可调谐滤光器(AOTF)为检偏器和分光色散元件，最终在探测器上形成由四个偏振取向不同且拼接在一起线偏振窄带光谱图像，通过调谐AOTF的驱动频率即可得到整个谱段的全部线偏振光谱图像信息。但是这种偏振光谱成像方式是以牺牲空间分辨率为代价的。

中国期刊《光谱学与光谱分析》发表了一篇“基于双AOTF的新型成像光谱偏振探测系统”的论文，文章中论述了采用两个AOTF的成像光谱偏振探测方法。该方法用分束镜将入射光分成两路，两束光分别通过两个AOTF，两个AOTF正一级衍射光的偏振方向互成45°，由于AOTF的正负一级衍射光的偏振方向互相垂直，因此两个AOTF正负一级分别可得到0°，45°，90°，135°的光强，从而获得同一时刻的光谱偏振信息，但是，该方法采用的是使一个AOTF在成像光路中旋转45°的方式来获得90°，135°的偏振信息，这样实际装调实现困难，很难保证精度，并且AOTF旋转45°后续光路的设计和装调实现较困难，这样不利于实际的工程应用。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是：提供一种结构紧凑、光学效率高、光谱分辨率高、实时性好、能够一次性获得目标同一光谱的不同偏振信息的基于AOTF与旋光晶体组合的全线偏振光谱成像装置。

(二)技术方案