基于Sagnac干涉仪的双通道高光谱成像装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于Sagnac干涉仪的双通道高光谱成像装置及方法。来自目标的入射光经过前置成像物镜、光阑和准直物镜后准直出射，经过起偏器后再入射至Wollaston棱镜，Wollaston棱镜将入射光剪切为不同方向的o光和e光，经Sagnac分波段剪切结构后，不同波段的o光和e光产生不同的横向剪切量，沿不同方向出射，经过偏振片阵列和滤光片阵列，最后通过后置成像物镜成像在面阵探测器上，形成空间分离的两幅不同波段下的干涉图像。本发明专利技术通过一次推扫就可获得不同波段下的两组干涉图，实现宽波段范围下的高分辨率光谱成像。波段范围下的高分辨率光谱成像。波段范围下的高分辨率光谱成像。

【技术实现步骤摘要】
基于Sagnac干涉仪的双通道高光谱成像装置及方法


[0001]本专利技术属于光谱成像
，特别是一种基于Sagnac干涉仪的双通道高光谱成像装置及方法。

技术介绍

[0002]光谱成像技术应用广泛，在地质勘探、大气遥感以及军事中都有着重要应用。随着成像光谱技术的发展，宽波段、高分辨率的探测受到广泛重视。但是在实际探测过程中，由于探测器采样点数的限制，探测的光谱范围比较窄，光谱分辨率与光谱范围相互制约，只能在较窄的波段下实现高光谱分辨率，在宽的波段范围下光谱分辨率受限。
[0003]在传统的光谱干涉系统中，相邻波长的光程差量值相同，无法使相差一个条纹的两条谱线的波数间隔变小，因此在成像受限的光程差范围内，光谱分辨率受限。为了提高干涉型成像光谱仪的光谱分辨率，常规的方法就是在光路中放置色散元件来引入色散剪切，通过对不同波长的光程差进行挤压，实现了不同波长光束的光程差调制，以此来提高系统光谱分辨能力，但是这种方法只能在窄带波段范围内实现，无法做到宽波段下的高光谱分辨率成像。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于Sagnac干涉仪的双通道高光谱成像装置及方法，以解决传统干涉光谱成像技术中光谱分辨率在宽波段范围内受限的问题。
[0005]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一方面，提供了一种基于Sagnac干涉仪的双通道高光谱成像装置，所述装置包括沿光路方向依次设置的前置成像物镜、光阑、准直物镜、起偏器、Wollaston棱镜、Sagnac分波段剪切结构、偏振片阵列、滤光片阵列、后置成像物镜和面阵探测器；
[0006]来自目标的入射光经过前置成像物镜成像在光阑上，随后经过准直物镜形成准直光束，经起偏器后入射至Wollaston棱镜，Wollaston棱镜将入射光剪切为不同方向的o光和e光，经Sagnac分波段剪切结构后，不同波段的o光和e光产生不同的横向剪切量，沿不同方向出射，依次通过偏振片阵列和滤光片阵列，最后经后置成像物镜后在面阵探测器上发生干涉，形成空间分离的两个波段下的干涉图像。
[0007]进一步地，所述Wollaston棱镜由两块底面相同的方解石直角棱镜胶合而成，两块方解石直角棱镜的光轴正交。
[0008]进一步地，所述Sagnac剪切结构包括分光棱镜、反射镜和反射镜平板，反射镜平板表面镀有光学薄膜，能同时实现对不同波段光的反射和透射。
[0009]进一步地，所述反射镜平板的前表面反射波段A、透射波段B，后表面反射波段B，两个波段的光产生不同的横向剪切量。
[0010]进一步地，所述反射镜平板的厚度可调，用于为不同波段的光引入不同的横向剪切量。
[0011]进一步地，所述偏振片阵列为2
×
1的阵列，其透光轴方向分别与o光和e光的振动方向相同。
[0012]进一步地，所述滤光片阵列为2
×
1的阵列，分别透过波段A、波段B。
[0013]另一方面，提供了一种基于Sagnac干涉仪的双通道高光谱成像方法，包括以下步骤：
[0014]步骤1，入射光通过前置成像物镜成像在光阑处，再通过准直物镜形成准直光束，经起偏器后入射至Wollaston棱镜；
[0015]步骤2，入射光被Wollaston棱镜剪切为o光和e光两束光，出射的两束光分别向上向下偏折；
[0016]步骤3，两束出射光线入射至Sagnac分波段剪切结构，经反射镜平板M2前后表面，不同波段的光分别产生不同的横向剪切量，o光向上偏折出射，e光向下偏折出射；
[0017]步骤4，偏振片阵列分别对o光和e光选通，再经滤光片阵列后，o光中波段A的光被透过，e光中波段B的光被透过；
[0018]步骤5，两个波段的光经后置成像物镜后，在面阵探测器上发生干涉，形成上下两幅干涉图。
[0019]进一步地，所述方法还包括：
[0020]步骤6，将基于Sagnac干涉仪的双通道高光谱成像装置对成像目标进行推扫，改变目标光的入射角以对光程差进行调制，获得两组不同波段下的干涉图像序列；
[0021]步骤7，根据所获取的干涉图像信息进行光谱复原，即可获得两个波段下每个目标点的光谱信息。
[0022]本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：
[0023]1)采用Wollaston分光和Sagnac剪切结构，从两个维度实现分波段干涉成像。
[0024]2)Sagnac剪切结构的M2反射镜镀膜，可以在保证光谱分辨率的情况下，实现宽波段探测。
[0025]下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。
附图说明
[0026]图1为一个实施例中基于Sagnac干涉仪的双通道高光谱成像装置结构示意图。
[0027]图2为一个实施例中Wollaston棱镜分光示意图。
[0028]图3为一个实施例中Sagnac分波段剪切装置的空间结构示意图。
[0029]图4为一个实施例中反射镜M2的剖面示意图。
[0030]图5为一个实施例中偏振片阵列示意图。
[0031]图6为一个实施例中滤光片阵列示意图。
具体实施方式
[0032]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0033]需要说明，若本专利技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，
则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0034]在一个实施例中，结合图1，提供了一种基于Sagnac干涉仪的双通道高光谱成像装置，所述装置包括沿光路方向依次设置的前置成像物镜1、光阑2、准直物镜3、起偏器4、Wollaston棱镜5、Sagnac分波段剪切结构6、偏振片阵列7、滤光片阵列8、后置成像物镜9和面阵探测器10；
[0035]来自目标的入射光经过前置成像物镜1成像在光阑2上，随后经过准直物镜3形成准直光束，经起偏器4后入射至Wollaston棱镜5，Wollaston棱镜5将入射光剪切为不同方向的o光和e光，经Sagnac分波段剪切结构6后，不同波段的o光和e光产生不同的横向剪切量，沿不同方向出射，依次通过偏振片阵列7和滤光片阵列8，最后经后置成像物镜9后在面阵探测器10上发生干涉，形成空间分离的两个波段下的干涉图像。
[0036]进一步地，在其中一个实施例中，所述Wollaston棱镜5由两块底面相同的方解石直角棱镜胶合而成，两块方解石直角棱镜的光轴正交。结合图2，Wollaston棱镜5将入射光剪切为不同方向的o光和e光，两束光偏转角均为
[0037]进一步地，结合图3，Sagnac分波段剪切结构6包括分光棱镜BS、反射镜M1、反射镜平板M2，M2厚度为d，A波段的横本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Sagnac干涉仪的双通道高光谱成像装置，其特征在于，所述装置包括沿光路方向依次设置的前置成像物镜、光阑、准直物镜、起偏器、Wollaston棱镜、Sagnac分波段剪切结构、偏振片阵列、滤光片阵列、后置成像物镜和面阵探测器；来自目标的入射光经过前置成像物镜成像在光阑上，随后经过准直物镜形成准直光束，经起偏器后入射至Wollaston棱镜，Wollaston棱镜将入射光剪切为不同方向的o光和e光，经Sagnac分波段剪切结构后，不同波段的o光和e光产生不同的横向剪切量，沿不同方向出射，依次通过偏振片阵列和滤光片阵列，最后经后置成像物镜后在面阵探测器上发生干涉，形成空间分离的两个波段下的干涉图像。2.根据权利要求1所述的基于Sagnac干涉仪的双通道高光谱成像装置，其特征在于，所述Wollaston棱镜由两块底面相同的方解石直角棱镜胶合而成，两块方解石直角棱镜的光轴正交。3.根据权利要求1所述的基于Sagnac干涉仪的双通道高光谱成像装置，其特征在于，所述Sagnac剪切结构包括分光棱镜、反射镜和反射镜平板，反射镜平板表面镀有光学薄膜，能同时实现对不同波段光的反射和透射。4.根据权利要求3所述的基于Sagnac干涉仪的双通道高光谱成像装置及方法，其特征在于，所述反射镜平板的前表面反射波段A、透射波段B，后表面反射波段B，两个波段的光产生不同的横向剪切量。5.根据权利要求4所述的基于Sagnac干涉仪的双通道高光谱成像装置及方法，其特征在于，所述反射镜平板的厚度可调，用于为不同波段的光引入不同的横向剪切量。6.根据权利要求5所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建欣，王振旭，刘一轩，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：