一种可编程偏振超光谱成像仪制造技术

本实用新型专利技术提供了一种可编程偏振超光谱成像仪，包括设置在同一光路上的前置镜、视场光阑、准直镜以及声光可调谐滤光器；经声光可调谐滤光器衍射后的Ｏ光光路上依次设置有Ｏ光成像镜、Ｏ光探测器以及Ｏ光探测器控制处理系统；经声光可调谐滤光器衍射后的Ｅ光光路上依次设置有Ｅ光成像镜、Ｅ光探测器以及Ｅ光探测器控制处理系统，此外，还包括Ｏ光光楔和Ｅ光光楔；Ｏ光光楔设置在Ｏ光光路上，并置于声光可调谐滤光器和Ｏ光成像镜之间；Ｅ光光楔设置在Ｅ光光路上，并置于声光可调谐滤光器和Ｅ光成像镜之间。本实用新型专利技术具有多谱段复合成像能力、光子计数成像能力、谱段和光谱透过率可编程能力以及能同时获取正交偏振超光谱图像能力。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种偏振超光谱成像仪，具体涉及一种能同时获取正交偏振光谱图像信息、具有光子计数成像能力和多谱段复合成像能力的可编程偏振超光谱成像仪。
技术介绍
利用光谱图像信息可以获得目标的物质组成、含量等化学特征及其空间分布信 息，因而成像光谱技术在国民经济社会的各个领域具有广泛的应用前景。 首先，成像光谱仪可以作为空间飞行器的有效载荷，利用其获取的光谱信息可以 应用于以下领域土地资源调查(矿产勘探、城市规划、城郊土地分类利用、土地沙化治理 和土壤侵蚀监测等)、林业(林业资源调查和伐林造林监测等)、生态(环境监测、陆地生态 研究和区域生态环境评价等)、农业(大面积农业资源监测、农作物产量预测、农作物长势 分析预测、病虫害监测等)、深空探测(月球、火星等星体的矿物勘探、太阳系行星大气探测 等)等领域。 其次，光谱分析技术还广泛应用于食品饮料、石油化工、纺织、临床医学等各个行 业。 偏振图像信息提供了关于目标的粗糙度、含水量、空隙度、微粒粒径等物理特征及 其空间分布信息。 偏振遥感与传统遥感相比，有许多独特之处，它可以解决普通光度学无法解决的 一些问题，如云和气溶胶的粒径分布等。 来自地物的散射光往往为线偏振光，如林冠覆盖、耕地、草场的散射光具有20%以 上的偏振度，泥滩和水面的反射光具有50%以上的偏振度，不同地物具有不同的偏振特征， 而人造目标往往具有比自然目标更强的偏振特征，利用这些偏振信息可以反演出地物目标 的物理结构、水份含量、岩石中的金属含量等，监测海水污染状况，探测地面上空云分布、种 类、高度及大气气溶胶粒子的尺寸分布等。 无疑，与成像光谱技术和成像偏振技术相比，偏振超光谱成像技术可以获取更详 尽、更全面的目标信息。 成像光谱技术依分光原理可分为干涉型(空间调制型、时间调制型)、色散型(光 栅型和棱镜型)和滤光型(旋转滤光片、液晶可调谐滤光器(Liquid Crystal Tunable Filter, LCTF)、声光可调谐滤光器(Acousto-Optic Tunable Filter, A0TF)等)三种， 每种均有其优缺点及其适用范围，其中基于声光可调谐滤光器(Acousto Optic Tunable Filter, A0TF)的成像光谱技术具有光谱通道和光谱透过率可快速电调谐所提供的灵活性 (光谱通道顺序或随机调谐、多通道同时获取、智能自主光谱通道选择和获取、实现矩形光 谱响应曲线等)、无运动部件带来的结构紧凑性(适应恶劣的力学环境)、无需复杂数据处 理带来的易用性以及能同时获取偏振、光谱和图像等多维信息(提高目标探测和识别的能 力)的集成性等诸多特色，而具有广泛的应用前景。 由于自然光经A0TF衍射后产生偏振态正交的窄带0光和E光，同时采集窄带0光和E光图像即可构成最简单和紧凑的偏振超光谱成像系统(Li-Jen Cheng， Tien-Hsin Chao， MackDowdy， Clayton LaBaw， Cohn Mahoney， George Reyes，Multispectral imagingsystems using acousto-optic tunable filter, Proc.SPIE Vol. 1874， pp. 223-231， 1993.)。但已有技术方案有以下缺陷(1)不具备光子计数成像能力而限制了 对暗弱目标的探测；(2)没有补偿AOTF调谐时引起的图像漂移，从而导致复原光谱因谱段 混叠而信噪比恶化；(3)AOTF驱动装置采用基于DDS (Direct Digital Synthesizer,直接数 字频率合成器)芯片的单频驱动方案，无法获得多频模式下多谱段复合图像。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的上述技术问题，本技术提供了一种以 光谱通道和透过率电可调谐的为分光元件、以具有光子计数成像探测能力的探 领!j器如EMCCD(ElectronMultiplying Charge-Coupled Device, 电子倍增CCD)、 ICCD (Itensif iedCharge-Coupled Device,增强型CCD)等为光电转换器件、以基于 FPGA(Field-Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)/CPU)(Compex Programmable LogicalDevice，复杂可编程逻辑器件)+DAC (Digital to Analog Converter,数模转换器) 的任意波形发生器为AOTF驱动器和通过插入光楔+图像配准方式实现图像漂移补偿的可 编程偏振超光谱成像仪，具有多谱段复合成像能力、光子计数成像能力、谱段和光谱透过率 可编程能力以及能同时获取正交偏振超光谱图像能力。 本技术的技术解决方案是本技术提供了一种可编程偏振超光谱成像 仪，包括设置在同一光路上的前置镜、视场光阑、准直镜以及声光可调谐滤光器AOTF;经 AOTF衍射后的0光光路上依次设置有0光成像镜、0光探测器以及0光探测器控制处理系 统；经AOTF衍射后的E光光路上依次设置有E光成像镜、E光探测器以及E光探测器控制 处理系统，其特殊之处在于所述可编程偏振超光谱成像仪还包括0光光楔和E光光楔；所 述0光光楔设置在0光光路上，并置于AOTF和0光成像镜之间；所述E光光楔设置在E光 光路上，并置于AOTF和E光成像镜之间。 上述0光光楔设置在0光的准直光路上，所述E光光楔设置在E光的准直光路上。 上述可编程偏振超光谱成像仪还包括和AOTF电性连接的AOTF驱动器。 上述可编程偏振超光谱成像仪还包括用于减小对0光图像和E光图像的杂光干扰的抑制零级衍射光的光学陷阱，所述光学陷阱设置在AOTF的出射端。 上述0光探测器和E光探测器是具有光子计数探测能力的探测器。 上述0光探测器和E光探测器是EMCCD或ICCD。 上述AOTF驱动器采取基于FPGA与DAC的结合结构或CPLD与DAC的结合结构的 任意波形发生器的多频驱动器。 上述前置镜是透射式前置镜、折反式前置镜或反射式前置镜。 本技术的优点是 1、可对图像漂移进行补偿。本技术分别在AOTF和0光成像镜之间以及AOTF 和E光成像镜之间设置有0光光楔和E光光楔，该部件的设置使得本技术可对图像漂 移进行补偿，并且利用图像配准方式可以进一步消除图像漂移对偏振光谱复原影响，从而 提高光谱复原精度和光谱信噪比。 2、具备光子计数成像能力。本技术所采用的O光探测器和E光探测器是可 具有光子计数探测能力的探测器，比如可以是EMCCD、 ICCD等，是可以获得较高的探测灵敏 度，大大提高了暗弱目标的探测能力。 3、具备多谱段复合成像能力。本技术将现有的单频AOTF驱动器改为基于 FPGA与DAC的结合结构或CPLD与DAC的结合结构的多频AOTF驱动器，可以实现同时对多 个谱段进行复合成像探测，从而增强对感兴趣目标的快速识别能力。附图说明图1为本技术结构示意图。具体实施方式参见图1 ，本技术提供了 一种可编程偏振超光谱成像仪，包括设置在同一光路 上的前置镜2、视场光阑3、准直镜4以及A0TF5 ;经A0TF5衍射后的0光光路上依次设置有 0光成像镜8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可编程偏振超光谱成像仪，包括设置在同一光路上的前置镜、视场光阑、准直镜以及声光可调谐滤光器；经声光可调谐滤光器衍射后的Ｏ光光路上依次设置有Ｏ光成像镜、Ｏ光探测器以及Ｏ光探测器控制处理系统；经声光可调谐滤光器衍射后的Ｅ光光路上依次设置有Ｅ光成像镜、Ｅ光探测器以及Ｅ光探测器控制处理系统，其特征在于：所述可编程偏振超光谱成像仪还包括Ｏ光光楔和Ｅ光光楔；所述Ｏ光光楔设置在Ｏ光光路上，并置于声光可调谐滤光器和Ｏ光成像镜之间；所述Ｅ光光楔设置在Ｅ光光路上，并置于声光可调谐滤光器和Ｅ光成像镜之间。

【技术特征摘要】
一种可编程偏振超光谱成像仪，包括设置在同一光路上的前置镜、视场光阑、准直镜以及声光可调谐滤光器；经声光可调谐滤光器衍射后的O光光路上依次设置有O光成像镜、O光探测器以及O光探测器控制处理系统；经声光可调谐滤光器衍射后的E光光路上依次设置有E光成像镜、E光探测器以及E光探测器控制处理系统，其特征在于所述可编程偏振超光谱成像仪还包括O光光楔和E光光楔；所述O光光楔设置在O光光路上，并置于声光可调谐滤光器和O光成像镜之间；所述E光光楔设置在E光光路上，并置于声光可调谐滤光器和E光成像镜之间。2. 根据权利要求1所述的可编程偏振超光谱成像仪，其特征在于所述0光光楔设置 在0光的准直光路上，所述E光光楔设置在E光的准直光路上。3. 根据权利要求1或2所述的可编程偏振超光谱成像仪，其特征在于所述可编程偏 振超光谱成像仪还包括和声光可调谐滤光器电性连接的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱跃洪，赵葆常，李英才，常凌颖，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：实用新型
国别省市：87[中国|西安]