[发明专利]一种紧凑型宽谱段偏振光谱成像系统

说明书

本发明公开了一种紧凑型宽谱段偏振光谱成像系统，由前置望远系统、分光系统和偏振光谱成像系统组成。景物目标由前置望远系统经由分光系统分为三个光路，分别汇聚成像到狭缝上，再经折反射透镜、反射式光栅和偏振片组按波长不同成像在面阵探测器。本发明解决了宽谱段和高光谱分辨率时光路庞大的问题；仅含有一个折反射透镜，结构简单、紧凑，尺寸相对减小，安装便捷；三个通道的探测提高了系统的探测分辨率。本发明适用航天航空、工业等领域，降低了仪器的研制难度。

技术领域

本发明涉及小型化光谱成像领域、偏振遥感领域，特别涉及一种紧凑型宽谱段偏振光谱成像系统。

背景技术

目标探测识别技术在遥感探测领域发挥着重要的作用，而随着背景的杂乱以及目标伪装技术的提升，如何更好的提高识别率是研究的关键。光电成像探测技术也在不断进步发展，由传统的基于目标与背景的反射或辐射光波的强度值差异来探测目标，发展到一种新的技术，即偏振光谱成像技术。它是一种可以把光谱技术、偏振技术和成像技术融合为一体的新型光学探测技术，光谱偏振成像仪能很好的提高光学遥感探测所获取的信息量，在遥感探测的领域有着重要的地位以及广泛的应用。

光谱成像可以反映出化学的组成特性与空间的分布特性。偏振成像技术反映了目标对应的物理属性，也包含表面纹理、边沿信息和表面的粗糙度等等。偏振技术可以有效提高运动目标和背景的对比度，在线偏振度、偏振角等偏振参量图像中，具体表现为人造目标较亮而自然物体相对较暗，这给目标检测、识别带来了极大的便利。

然而，现阶段使用的机载、星载光谱偏振仪器体积过大且成像光谱仪多为可见光和近红外光谱通道为主，探测通道较少等各方面的限制，还处于发展阶段。因此，有必要提供一种新的紧凑型宽谱段偏振光谱成像系统解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种紧凑型宽谱段偏振光谱成像系统，针对传统偏振光谱成像系统结构复杂、体积大、谱段窄等缺点，本发明能够同时获取可见光、近红外、中波红外三个谱段的偏振光谱图像，提高了系统的探测分辨率，同时本系统结果紧凑，为机载、星载更好的进行预警、侦察、探测识别研究提供平台基础。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种紧凑型宽谱段偏振光谱成像系统，所述成像系统包括前置望远系统A、分光系统B、3个狭缝以及若干偏振光谱成像子系统，其中，所述目标光束经过前置望远系统A后到达分光系统B，经过分光系统B后，将光束分为三份，分别到达3个狭缝处后进各自的偏振光谱成像子系统；

目标光束经过前置望远系统A后到达分光系统B，经过分光系统B后讲光束分为三份，分别到达3个狭缝处后进入C、D、E各自的偏振光谱成像系统，其中包括狭缝、折反射透镜、反射式光栅、偏振片组、面阵探测器；光束在到达狭缝后，经过狭缝到达折反射透镜，光束经过折射反射再折射到达浸入式光栅色散分光后，经反射再次到达折反射透镜，经过折射反射再折射到达相位调制器，光束通过偏振片组后到达面阵探测器进行成像。

进一步的，所述前置望远系统A以第一反射镜1为主镜，第二反射镜2、第三反射镜3为次镜，所述第一反射镜1 、第二反射镜2、第三反射镜3的凹面成角度相向放置。

进一步的，所述分光系统B包括两个分色片，两个分色片位于同一排，且位于所述第三反射镜3的反射面一侧，经过两个分色片的光束分别经汇聚反射镜汇聚成像到第一狭缝9、第二狭缝14、第三狭缝19。

更进一步的，所述偏振光谱成像子系统分别对应可见光、近红外、中波三种系统，各偏振光谱成像子系统的结构相同，分别包括偏振片组、折反射透镜、反射式光栅以及面阵探测器，其中，所述折反射透镜的凹面朝向所述反射式光栅；

光线经所述折反射透镜反射后到达光栅，经光栅反射形成多数光线，后再到达折反射投镜，再经其反射到偏振片组，最后进入面阵探测器进行成像。

作为本申请的一种优选实施方案，各偏振光谱成像子系统中的偏振片组均可调，通过电机控制，分别进行0°、45°、90°及135°度数的旋转，进行偏振探测。