Hyperspectral imaging device and method of double refraction polarization interference, the invention includes a polarization beam splitter, half wave plate, Wollaston prism, pyramid reflector, imaging lens and detector, the incident light from target generated in the detector using scanning interferometry, built-in interference, interference image information obtained by the target detector, finally the spectral information of the target is obtained by Fourier transform spectral recovery after treatment. The invention will be the first single Wollaston prism and corner cube reflector combined lateral shearing beam splitter, reduce the complexity of hyperspectral imaging spectrometer and the manufacturing cost, and improve the stability and accuracy of the recovered spectrum. The hyperspectral imaging device and method provided by the invention can provide an effective technical approach for hyperspectral imaging instruments with low complexity, high stability, light miniaturization and multifunction.
【技术实现步骤摘要】
基于双折射偏振干涉的高光谱成像装置及方法
本专利技术属于光谱成像
,涉及基于双折射偏振干涉原理的高光谱成像装置及方法,可用于物体的成像式光谱分析、自由空间光束或光纤导入光束的光谱分析,结合偏振调制技术还可以用于待测目标的光谱和偏振特性分析。
技术介绍
高光谱成像技术将成像技术与光谱技术结合在一起,在获取待测目标的二维空间信息的同时,也获得了精细的光谱信息,该技术的核心意义在于对可见光和红外辐射的细分成像,为物质的特性分析提供一种有效的判定手段,在食品安全、药品检测、生物医疗、农业生产、环境检测、生态监测、材料检测、化学分析、刑事侦查、文物修复、资源勘探等领域具有很大的应用潜力。干涉型高光谱成像技术由于其优异的光通量、光谱分辨率和空间分辨率特性,在众多的光谱成像技术中占有重要位置。目前的干涉型高光谱成像技术主要采用了Michelson、Sagnac、Mach-Zehnder、Fabry–Pérot干涉成像技术,以及以Wollaston和Savart棱镜为主的双折射偏振干涉成像技术。而基于双折射偏振干涉技术的高光谱成像仪具有结构简单、体积紧凑的优点,在实际应用中具有很大潜力。其中,基于Wollaston棱镜的方法需要两个Wollaston棱镜组合成横向剪切分束器,参见A.R.Harvey,D.W.Fletcher-Holmes.BirefringentFourier-transformimagingspectrometer.OpticsExpress,2004,12(22):5368-5374。但在实际加工和装调中,难以保证两个Wollaston棱镜的结 ...
【技术保护点】
基于双折射偏振干涉的高光谱成像装置,其特征在于:包括沿入射光方向依次放置的偏振分束器(1)、半波片(2)、Wollaston棱镜(3)和角锥反射体(4),以及在出射光路上依次设置的成像物镜(5)和探测器(6),偏振分束器(1)、半波片(2)、Wollaston棱镜(3)和角锥反射体(4)共中心轴,称为第一光轴,成像物镜(5)和探测器(6)共中心轴,称为第二光轴;偏振分束器(1)的透振方向与Wollaston棱镜(3)的其中一片楔板的晶体光轴方向相同,并且垂直于第一光轴,平行于第二光轴;半波片(2)的快轴与偏振分束器(1)的透振方向夹角为22.5°或67.5°,且半波片(2)的快轴垂直于第一光轴;角锥反射体(4)的三个反射面与第一光轴的夹角相同;Wollaston棱镜(3)和角锥反射体(4)组成横向剪切分束器,用于入射光束的横向剪切。
【技术特征摘要】
1.基于双折射偏振干涉的高光谱成像装置,其特征在于:包括沿入射光方向依次放置的偏振分束器(1)、半波片(2)、Wollaston棱镜(3)和角锥反射体(4),以及在出射光路上依次设置的成像物镜(5)和探测器(6),偏振分束器(1)、半波片(2)、Wollaston棱镜(3)和角锥反射体(4)共中心轴,称为第一光轴,成像物镜(5)和探测器(6)共中心轴,称为第二光轴;偏振分束器(1)的透振方向与Wollaston棱镜(3)的其中一片楔板的晶体光轴方向相同,并且垂直于第一光轴,平行于第二光轴;半波片(2)的快轴与偏振分束器(1)的透振方向夹角为22.5°或67.5°,且半波片(2)的快轴垂直于第一光轴;角锥反射体(4)的三个反射面与第一光轴的夹角相同;Wollaston棱镜(3)和角锥反射体(4)组成横向剪切分束器,用于入射光束的横向剪切。2.根据权利要求1所述的基于双折射偏振干涉的高光谱成像装置,其特征在于:偏振分束器(1)为偏振分光棱镜或偏振分光平片;角锥反射体(4)为角锥棱镜或中空角锥反射器。3.根据权利要求1或2所述的基于双折射偏振干涉的高光谱成像装置,其特征在于:沿入射光方向,在偏振分束器(1)前还依次设有第一相位延迟器(7)和第二相位延迟器(8),第一相位延迟器(7)和第二相位延迟器(8)的快轴均垂直于第一光轴。4.根据权利要求1或2所述的基于双折射偏振干涉的高光谱成像装置,其特征在于:沿入射光方向,在偏振分束器(1)前还依次设有第一铁电液晶(9)、第一相位延迟片(10)、第二铁电液晶(11)和第二相位延迟片(12),第一铁电液晶(9)、第一相位延迟片(10)、第二铁电液晶(11)和第二相位延迟片(12)的快轴均垂直第一光轴。5.根据权利要求1或2所述的基于双折射偏振干涉的高光谱成像装置,其特征在于:沿入射光方向,在偏振分束器(1)前还依次设有前置成像物镜(13)、视场光阑(14)和准直物镜(15),视场光阑(14)位于前置成像物镜(13)的像面处,准直物镜(15)的物方焦平面与前置成像物镜(13)的像面重合。6.根据权利要求3或4所述的基于双折射偏振干涉的高光谱成像装置,其特征在于:沿入射光方向,先依次设置前置成像物镜(13)、视场光阑(14)和准直物镜(15),再设置其他光学元件,视场光阑(14)位于前置成像物镜(13)的像面处,准直物镜(15)的物方焦平面与前置成像物镜(13)的像面重合。7.根据权利要求1或2所述的基于双折射偏振干涉的高光谱成像装置,其特征在于:沿入射光方向,在偏振分束器(1)前还设有散射片(16),散射片(16)垂直于第一光轴。8.根据权利要求3-6任一项所述的基于双折射偏振干涉的高光谱成像装置,其特征在于:沿入射光方向,先设置散射片(16)再设置其他光学元件,散射片(16)垂直于第一光轴。9.权利要求1或2所述的基于双折射偏振干涉的高光谱成像装置的成像方法,其特征在于:第一步,来自目标的入射光束进入偏振分束器(1),偏振分束器(1)把入射光分解成垂直于入射面振动的反射线偏振光和平行于入射面振动的透射线偏振光;第二步,透射线偏振光经过半波片(2)后偏振方向旋转45°,与Wollaston棱镜(3)的光轴夹角为45°;第三步,线偏振光经过Wollaston棱镜(3)后被分解为两束强度相等、振动方向互相垂直、出射方向分开的线偏振光;第四步,两束线偏振光入射到角锥反射体(4)后,各自以平行于入射方向反射至Wollaston棱镜(3);第五步,两束线偏振光再次经过Wollaston棱镜(3)后,变成两束出射方向互相平行、振动方向互相垂直、且有间隔的线偏振光;第六步,两束平行的线偏振光经过半波片(2)后,偏振方向均旋转45°,并再次进入偏振分束器(1);第七步,两束线偏振光经过偏振分束器(1)后,垂直于入射面振动的线偏振光分量被反射,该反射光经过成像物镜(5)后会聚于探测器(6)靶面上产生干涉,进而由探测器(6)获得目标的干涉图像信息,最后经过傅里叶变换处理后即复原出目标的光谱信息。10.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员:李建欣,
申请(专利权)人:南京衍射光电科技有限公司,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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