一种微型偏振光谱成像探测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种微型偏振光谱成像探测系统，包括前置光学系统、大面阵探测器组件、像素化偏振膜片与线性渐变滤光片，分别用于实现光束的偏振信息获取和窄带滤光；线性渐变滤光片集成在大面阵探测器组件感光面前方，像素化偏振膜片集成在线性渐变滤光片上；或像素化偏振膜片集成在大面阵探测器组件感光面前方，线性渐变滤光片集成在像素化偏振膜片上；目标反射光经过前置光学系统，再通过像素化偏振膜片与线性渐变滤光片后，在大面阵探测器组件上形成目标像。大幅减轻探测系统重量和体积，如同普通相机中，加入两片薄膜片，重量体积几乎等同于普通相机，光机系统结构复杂度远低于基于现有技术方案的偏振光谱成像装置，有利于系统的微型化。

【技术实现步骤摘要】
一种微型偏振光谱成像探测系统
本技术属于偏振光谱成像
，具体涉及一种微型偏振光谱成像探测系统。
技术介绍
对目标更多属性的获取，是光学类传感器不断追求的目标。随着光谱成像技术和偏振成像技术的发展与成熟，光谱成像和偏振成像结合形成了一种新的光学探测技术—偏振光谱成像技术。偏振光谱成像技术能对目标的空间图像信息、光谱信息和偏振信息进行探测，具有明显的原理先进性和技术优势，单纯利用光谱信息或者偏振信息对目标进行识别和检测存在一定的局限性，将两者进行有机的结合能够提高对目标的探测识别能力。尤其适合在浑浊介质(烟、雾、霾、尘、水体等)等条件下的目标探测，为在复杂背景中检测出感兴趣的目标，尤其经过光谱伪装或者具有高度隐蔽能力的目标，提供一种新型有效的方法。也由于偏振态具备“强光弱化”和“弱光强化”的特点，可以极大延伸遥感暗-亮两端的探测区。同时，用偏振手段对大气衰减可以进行精确描述和规律发现，也可为新大气窗口理论提供客观依据。目前，偏振光谱成像探测方法主要有以下几种方式：1、基于可调谐光谱器件如AOTF(声光调谐)和LCTF(液晶调谐)的偏振光谱成像方法如D.A.Glenar,J.J.Hillman,BSaif,etal.POLARIS-II:anacousto-opticimagingspectropolarimeterforground-basedastronomy[J].SPIE,1992,1747:90～102；T.SUZUKI,H.KUROSAKI,ShigeharuENKYO,etal.ApplicationofanAOTFimagingspectropolarimetry[J].SPIE,1997,3121:356～365都是利用声光衍射原理和和液晶电调谐原理进行光谱谱段的选择，同时，采用相位延迟器件LCVR等组合进行偏振态的测量，由于可调谐光谱器件需要专门的驱动电路，因此导致其系统功耗较大。2、计算层析型的偏振光谱成像方法如M.J.Duggin,R.L.Algorithmsfortargetdiscriminationandcontrastenhancementusingnarrowbandpolarimetricimagedata[J].ProceedingsofSPIE,2002,4480:248～256；R.W.Aumiller,C.V.EustaceL.Dereniak,etal.Snapshotimagingspectropolarimetryinthevisibleandinfrared[J].ProceedingsofSPIE,2008,6972:69720D；B.H.Miles,R.A.Googson,E.L.Dereniak,etal.Computed-tomographyimagingspectropolarimeter(CTISP):instrumentdesign,operationandresults[J].SPIE,1999,3753:169～180，均通过安装多个不同偏振方向的偏振片和波片进行偏振态和光谱信息的探测，缺点是偏振态测量的时间长，有运动部件，在偏振态快速变化的条件下不适用，而且结构复杂，不利于设备的微型化和轻量化。3、基于狭缝色散的光谱偏振方法如S.H.Jones,F.J.Iannarilli,P.L.Kebabian.Realizationofquantitative-gradefieldablesnapshotimagingspectropolarimeter[J].OpticsExpress,2004,12(26):6559～6573；E.Kim,D.Dave,T.EMilner.Polarizationbasedmicroscopyusingafiberopticspectralpolarimeter[J].ProceedingsofSPIE,2002,4617:191～199，都采用偏振-光谱强度调制技术，通过在普通的狭缝色散光谱仪光路中添加光谱调制模块来实现偏振态的测量，该方法的缺点是系统采用狭缝，能量利用率比较低，同时光谱存在混叠现象。4、基于偏振光栅的偏振光谱成像方法如J.Kim,M.J.Escuti.Demonstrationofpolarizationgratingimagingspectropolarimeter(PGIS)[J].ProcofSPIE,2010,7672:767208，该系统采用了一种新型的透射式各向异性偏振敏感光栅，该光栅能够实现偏振维和光谱维的分离，但该系统在光谱获取方面存在混叠现象，偏振态的测量需要通过组合计算，同时，该系统存在狭缝，能量利用率不高。5、基于干涉成像光谱仪的偏振光谱成像方法如M.W.Kudenov,M.E.L.Jungwirth,E.L.Dereniak,etal.White-lightSganacinterferometerforsnapshotmultispectralimaging[J].AppliedOptics,2010,49(21):4067-4076；彭志红，张淳民，赵葆常等.新型偏振干涉成像光谱仪中Savart偏光镜透射率的研究[J].物理学报，2006,55(12):6374～6382，均在干涉成像光谱仪的基础之上，在像面或者入瞳面添加偏振膜片，无运动部件，不同的偏振信息同时获取，光谱维信息需要分时获取干涉信息后，采用傅里叶变换的方式获得，光谱信息的获取需要较复杂的数据处理。
技术实现思路
为了克服上述现有偏振光谱成像探测方法的问题，本技术提供了一种微型偏振光谱成像探测系统，解决了传统偏振光谱成像探测系统系统复杂、体积较大等缺点；同时解决了传统偏振光谱成像探测方法存在的偏振态和光谱信息相对独立，不能实现偏振和光谱信息的融合、偏振态非同步获取、偏振通道之间存在串扰、光谱复原重构算法复杂等缺点。本技术的技术方案是提供一种微型偏振光谱成像探测系统，包括前置光学系统1与大面阵探测器组件4，其特殊之处在于：还包括像素化偏振膜片2与线性渐变滤光片3，分别用于实现光束的偏振信息获取和窄带滤光；上述线性渐变滤光片3集成在大面阵探测器组件4感光面前方，上述像素化偏振膜片2集成在线性渐变滤光片3上；或上述像素化偏振膜片2集成在大面阵探测器组件4感光面前方，线性渐变滤光片3集成在像素化偏振膜片2上；目标反射光经过前置光学系统1，再通过像素化偏振膜片2与线性渐变滤光片3后，在大面阵探测器组件4上形成目标像。优选地，上述像素化偏振膜片2包括多个偏振单元，每个偏振单元包括四种不同偏振态的偏振片，每个偏振片的尺寸对应探测器N*N个像素尺寸，其中N为大于等于2的正整数。优选地，上述四种不同偏振态可以组合为：0度、45度、90度、135度或0度、45度、90度、非偏。优选地，上述线性渐变滤光片3通道的物理宽度覆盖一个或多个偏振单元；所述线性渐变滤光片3的光谱渐变方向与探测器推扫方向平行，依据具体探测应用需要的谱段数来分配一个或多个偏振单元。优选地，上述前置光学系统1包括望远物镜组和成像镜组。本技术还提供基于上述系统的偏振光谱成像方法，其特征在于，包括以下步骤：1)、对目标场景本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微型偏振光谱成像探测系统，包括前置光学系统(1)与大面阵探测器组件(4)，其特征在于：还包括像素化偏振膜片(2)与线性渐变滤光片(3)，分别用于实现光束的偏振信息获取和窄带滤光；所述线性渐变滤光片(3)集成在大面阵探测器组件(4)感光面前方，所述像素化偏振膜片(2)集成在线性渐变滤光片(3)上；或所述像素化偏振膜片(2)集成在大面阵探测器组件(4)感光面前方，线性渐变滤光片(3)集成在像素化偏振膜片(2)上；目标反射光经过前置光学系统(1)，再通过像素化偏振膜片(2)与线性渐变滤光片(3)后，在大面阵探测器组件(4)上形成目标像。

【技术特征摘要】
1.一种微型偏振光谱成像探测系统，包括前置光学系统(1)与大面阵探测器组件(4)，其特征在于：还包括像素化偏振膜片(2)与线性渐变滤光片(3)，分别用于实现光束的偏振信息获取和窄带滤光；所述线性渐变滤光片(3)集成在大面阵探测器组件(4)感光面前方，所述像素化偏振膜片(2)集成在线性渐变滤光片(3)上；或所述像素化偏振膜片(2)集成在大面阵探测器组件(4)感光面前方，线性渐变滤光片(3)集成在像素化偏振膜片(2)上；目标反射光经过前置光学系统(1)，再通过像素化偏振膜片(2)与线性渐变滤光片(3)后，在大面阵探测器组件(4)上形成目标像。2.根据权利要求1所述的一种微型偏振光谱成像探测系统，其特征在于：所述像素...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡炳樑，李洪波，于涛，张周锋，张兆会，刘宏，卫翠玉，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：新型
国别省市：陕西,61