【技术实现步骤摘要】
高光谱Mueller成像装置及其成像方法
本专利技术涉及光学成像探测领域,具体涉及一种高光谱Mueller成像装置及其成像方法。
技术介绍
成像光谱偏振技术是一种对目标一维光谱信息、二位空间信息和偏振信息同时进行测量的新型探测技术,在环境监测、医疗诊断、航空航天、军事侦察等方面具有非常大的应用价值。Stokes矢量能够完整描述光的任何偏振状态,通过测量Stokes矢量的4个参量,就能够获得入射偏振光的偏振信息。而物体对偏振光偏振状态的改变,则可以用Mueller矩阵来表示,Mueller矩阵是对目标本身偏振性质的描述,其16个元素包含了目标完整的偏振光学特征。Mueller矩阵与目标的微观结构特征(散射颗粒尺寸、形态、密度、取向和排列等),以及散射颗粒和间质的光学性质(折射率和双折射、吸收和二向色性等)密切相关。通过测量Mueller矩阵,分析目标的偏振机制和效应,能够增强目标在宏观探测条件下获取微观结构特征的能力。同时,目标介质的光谱信息和偏振信息并非完全独立,散射光受到介质微小尺度组织结构的调制,Mueller矩阵元素间的差异随着光谱的变化而显著改变。相位延迟器件由于色散作用对偏振光的调制也与光波长有关,将光谱测量和Mueller矩阵测量结合起来,既是对目标信息更加完整地描述,又是实现精确偏振信息测量的必然要求。华中科技大学刘世元教授等研究人员提出了波片机械式旋转的Mueller矩阵成像方法,用于测量纳米结构的几何参数。系统采用光栅分光型单色仪作为照明光源,偏振态发生器PSG(PolarizationSt ...
【技术保护点】
1.一种高光谱Mueller成像装置,其特征在于:包括沿第一光路方向依次放置的宽光谱光源(1)、第一准直物镜(2)、偏振态发生器(3)构成的偏振光源照明模块,以及沿第二光路依次放置的前置成像物镜(5)、光阑(6)、第二准直物镜(7)、偏振态分析器(8)、双折射剪切器(9)、检偏器(10)、后置成像物镜(11)和面阵探测器(12)构成的偏振干涉成像模块;第一准直物镜(2)的焦点和宽光谱光源(1)重合,前置成像物镜(5)的成像面与第二准直物镜(7)的前焦面重合,光阑(6)位于前置成像物镜(5)的成像面处,检偏器(10)的透光轴方向与x轴夹角为45º;/n系统光路走向如下:宽光谱光源(1)发出的光经第一准直物镜(2)后,以平行光入射至偏振态发生器(3),经偏振态发生器(3)进行偏振态调制后,入射至待测物体(4),经待测物体(4)反射至前置成像物镜(5),前置成像物镜(5)成像至光阑(6)上,由第二准直物镜(7)准直后以平行光入射至偏振态分析器(8)再次进行偏振调制,由偏振态分析器(8)出射的光经双折射剪切器(9)剪切为两束相互平行且具有一定光程差的线偏光,再经检偏器(10)归一化透振方向后由 ...
【技术特征摘要】
1.一种高光谱Mueller成像装置,其特征在于:包括沿第一光路方向依次放置的宽光谱光源(1)、第一准直物镜(2)、偏振态发生器(3)构成的偏振光源照明模块,以及沿第二光路依次放置的前置成像物镜(5)、光阑(6)、第二准直物镜(7)、偏振态分析器(8)、双折射剪切器(9)、检偏器(10)、后置成像物镜(11)和面阵探测器(12)构成的偏振干涉成像模块;第一准直物镜(2)的焦点和宽光谱光源(1)重合,前置成像物镜(5)的成像面与第二准直物镜(7)的前焦面重合,光阑(6)位于前置成像物镜(5)的成像面处,检偏器(10)的透光轴方向与x轴夹角为45º;
系统光路走向如下:宽光谱光源(1)发出的光经第一准直物镜(2)后,以平行光入射至偏振态发生器(3),经偏振态发生器(3)进行偏振态调制后,入射至待测物体(4),经待测物体(4)反射至前置成像物镜(5),前置成像物镜(5)成像至光阑(6)上,由第二准直物镜(7)准直后以平行光入射至偏振态分析器(8)再次进行偏振调制,由偏振态分析器(8)出射的光经双折射剪切器(9)剪切为两束相互平行且具有一定光程差的线偏光,再经检偏器(10)归一化透振方向后由后置成像物镜(11)成像在面阵探测器(12)上。
2.根据权利要求1所述的高光谱Mueller成像装置,其特征在于:所述偏振态发生器(3)包括沿第一光路方向依次放置的偏振片(31)、第一相位延迟片(32)、第一铁电液晶(33)、第二相位延迟片(34)、第二铁电液晶(35);第一相位延迟片(32)和第二相位延迟片(34)为波片,其快轴方向是固定的;第一铁电液晶(33)和第二铁电液晶(35)的快轴方向在驱动电压信号的作用下能够快速地旋转45°,偏振片(31)透光轴方向与x轴夹角为45°。
3.根据权利要求1所述的高光谱Mueller成像装置,其特征在于:所述偏振态分析器(8)包括沿第二光路依次放置的第三铁电液晶(81)、第三相位延迟片(82)、第四铁电液晶(83)、第四相位延迟片(84)和偏振片(85);第三相位延迟片(82)和第四相位延迟片(84)为波片,其快轴方向是固定的;第三铁电液晶(81)和第四铁电液晶(83)的快轴方向在驱动电压信号的作用下能够快速地旋转45°,偏振片(85)的透光轴方向与x轴夹角为45°。
4.根据权利要求1所述的高光谱Mueller成像装置,其特征在于:所述双折射剪切器(9)包括SP和CP,SP的光轴在XOZ平面内,且与x轴夹角为45°,CP的光轴在YOZ平面内,与SP正交;入射光经过SP后,被分解为震动方向相互垂直的o光和e光,因为CP的光轴与SP的光轴正交,SP中的o光经过CP后变为e光,称作oe光,SP中的e光经过CP后变为o光,称作eo光,这两束光线相互平行,且具有一定的光程差...
【专利技术属性】
技术研发人员:李建欣,刘杰,许逸轩,柏财勋,袁恒,
申请(专利权)人:南京理工大学,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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