尺寸，消除雜散光，再由準直物鏡3準直，出射平行光束。視場光闌2位于前置成像物鏡的像面處，準直物鏡3的物方焦平面與前置成像物鏡I的像面重合。
[0022]步驟二:從準直物鏡3出射的光束進入偏振調制系統4，光束依次通過第一鐵電液晶41、第一相位延遲片42、第二鐵電液晶43、第二相位延遲片44和線偏振器45。第一鐵電液晶41和第二鐵電液晶43在輸入電壓的控制下，快軸的角度變化只有0°和45°兩種狀態，兩個鐵電液晶組合起來共有四組快軸角度變化的形式；當系統每進行一步干涉掃描時，每個鐵電液晶的快軸角度改變兩次，即每步干涉掃描時入射光經過四組快軸角度狀態的調制，并獲得四幅干涉圖像;經過系統的干涉掃描后得到四個對應于不同快軸角度組合的干涉圖像序列;對每個干涉圖像序列中的每個像素位置，依次提取每幀圖像相同位置上的圖像數據，得到一個完整的干涉信號數據，對該干涉信號數據進行光譜復原處理即可得到該像素位置的光譜信息，再由四組光譜信息獲得該像素位置處的在每個斯托克斯分量上的光譜信息。
[0023]步驟三:經過偏振調制后的光束進入Sagnac干涉器5 ,Sagnac干涉器5包括分束鏡51、第一反射鏡52和第二反射鏡53，光線經過分束鏡51分為反射光和透射光，反射光依次經過第一反射鏡52和第二反射鏡53，再經分束鏡51反射后出射至后置成像物鏡6;透射光依次經過第二反射鏡53和第一反射鏡52后，再經分束鏡51透射后出射至后置成像物鏡6。
[0024]步驟四:由Sagnac干涉器出射的光束，經后置成像物鏡6后成像在探測器7上。
[0025]步驟五:每個物點經過干涉偏振調制系統調制后形成的像點成像在探測器7對應的象元上面，在探測器7靶面上可以獲取物點的干涉光強信息;通過采用內置掃描或者系統整體掃描的方式對探測目標進行推掃，獲取目標各點不同光程差下的干涉信息的目標干涉圖像，并轉化為電信號;對獲取的電信號提取目標各點不同光程差下的干涉數據，再對干涉數據進行處理，提取各stokes偏振矢量下的干涉數據，對其進行傅里葉變換，從而獲取目標各點的光譜信息及全偏振信息。
[0026]上述采用內置掃描方式具體步驟為:轉動Sagnac干涉器5，旋轉軸經過分束鏡51中心，平行于y軸。
[0027]上述整體掃描方式具體步驟為:平移或旋轉整個基于FLC的高光譜全偏振成像裝置。
[0028]本發明的基于FLC的高光譜全偏振成像裝置采用畫幅式干涉成像的方式，可以提高光通量和復原圖譜信噪比。同時，由于沒有像面狹縫結構，能夠實現更高的空間分辨率；系統采用FLC進行偏振調制，調制速度更快，單次測量即可實現光譜偏振信息同時探測。
【主權項】
1.一種基于FLC的高光譜全偏振成像裝置，其特征在于:包括沿光路方向依次放置的前置成像物鏡(I)、光闌(2 )、準直物鏡(3 )、偏振調制系統(4 )、Sagnac干涉器(5 )、后置成像物鏡(6)和探測器(7);前置成像物鏡(I)的成像面與準直物鏡(3)的前焦面重合，光闌(2)位于前置成像物鏡(I)的成像面上；偏振調制系統(4)包括沿光路依次設置的第一鐵電液晶(41)、第一相位延遲片(42)、第二鐵電液晶(43)、第二相位延遲片(44)和線偏振器(45)，第一鐵電液晶(41)、第一相位延遲片(42)、第二鐵電液晶(43)和第二相位延遲片(44)的快軸及線偏振器(45)的透光軸均位于與光路垂直的平面上;探測器(7)的靶面位于后置成像物鏡(6)的像面位置。2.基于權利要求1所述的基于FLC的高光譜全偏振成像裝置的成像方法，其特征在于，方法步驟如下: 步驟一:來自目標各點的光進入前置成像物鏡(1)，通過光闌(2)限制前置成像物鏡(I)的像面形狀和尺寸，消除雜散光，再由準直物鏡(3)準直，出射平行光束;光闌(2)位于前置成像物鏡(I)的成像面處，準直物鏡(3)的物方焦平面與前置成像物鏡(I)的像面重合； 步驟二:從準直物鏡(3)出射的光束進入偏振調制系統(4)，光束依次通過第一鐵電液晶(41)、第一相位延遲片(42)、第二鐵電液晶(43)、第二相位延遲片(44)和線偏振器(45);第一鐵電液晶(41)、第二鐵電液晶(43)在電壓的控制下，快軸角度發生0°和45°切換，第一鐵電液晶(41)、第二鐵電液晶(43)組合后共有四組快軸角度變化的形式；當偏振調制系統(4)每進行一步干涉掃描時，每個鐵電液晶的快軸角度改變兩次，即每步干涉掃描時入射光經過四組快軸角度狀態的調制，并獲得四幅干涉圖像； 步驟三:經過偏振調制后的光束進入Sagnac干涉器(5) ,Sagnac干涉器(5)包括分束鏡(51)、第一反射鏡(52)和第二反射鏡(53)，光線經過分束鏡(51)分為反射光和透射光，反射光依次經過第一反射鏡(52)和第二反射鏡(53)，再經分束鏡(51)反射后出射至后置成像物鏡(6);透射光依次經過第二反射鏡(53)和第一反射鏡(52)后，再經分束鏡(51)透射后出射至后置成像物鏡(6); 步驟四:由Sagnac干涉器(5)出射的光束，經后置成像物鏡(6)后成像在探測器(7)上； 步驟五:每個物點經過偏振調制系統(4)和Sagnac干涉器(5)調制后形成的像點成像在探測器(7)對應的象元上，在探測器(7)的靶面上獲取物點的干涉光強信息，并對干涉光強信息進行處理，得到目標各點的光譜信息及全偏振信息。3.根據權利要求2所述的基于FLC的高光譜全偏振成像裝置的成像方法，其特征在于:上述步驟五中，對干涉光強信息進行處理，具體方法如下: 通過采用內置掃描或者系統整體掃描的方式對探測目標進行推掃，獲取目標各點不同光程差下的干涉信息的目標干涉圖像，并轉化為電信號，對獲取的電信號提取目標各點不同光程差下的干涉數據，提取各stokes偏振矢量下的干涉數據，對其進行傅里葉變換，從而獲取目標各點的光譜信息及全偏振信息。4.根據權利要求3所述的基于FLC的高光譜全偏振成像裝置的成像方法，其特征在于，上述采用內置掃描方式具體步驟為:轉動Sagnac干涉器(5)，旋轉軸經過分束鏡(51)中心，平行于y軸。5.根據權利要求3所述的基于FLC的高光譜全偏振成像裝置的成像方法，其特征在于，上述整體掃描方式具體步驟為:平移或旋轉整個基于FLC的高光譜全偏振成像裝置。
【專利摘要】本發明公開了一種基于FLC的高光譜全偏振成像裝置和方法，沿光路方向依次放置前置成像物鏡、光闌、準直物鏡、偏振調制系統、Sagnac干涉器、后置成像物鏡及探測器。方法步驟為：第一步，入射光經前置成像物鏡、準直物鏡后，以準直光束的形式進入偏振調制系統；第二步，光束經過偏振調制系統，獲得四幅干涉圖像，并進入Sagnac干涉器；第三步，經Sagnac干涉器進行干涉；第四步，光束入射至后置成像物鏡，并成像在探測器靶面上，第五步，在探測器的靶面上獲取物點的干涉光強信息，并對干涉光強信息進行處理，得到目標各點的光譜信息及全偏振信息。本發明具有高光通量、高光譜分辨率、高目標分辨率、快速調制及同時獲取光譜信息和全偏振信息等優點。
【IPC分類】G01J3/28, G01J3/447, G01J3/45
【公開號】CN105675134
【申請號】CN201610065626
【發明人】李建欣, 周建強, 柏財勛, 沈燕
【申請人】南京理工大學
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年2月1日