[发明专利]基于双谱段叠层干涉的高光谱成像装置

说明书

本发明涉及一种光谱成像装置，特别涉及一种基于双谱段叠层干涉的高光谱成像装置，解决了现有基于静态干涉分光原理的高光谱成像装置在宽波段探测时，不同谱段间会引入明显波长分辨率差异的问题。该装置特殊之处在于：包括沿光路依次设置的前置成像物镜、光阑、准直物镜、双谱段叠层干涉模块、液晶偏振开关、后置成像物镜及面阵探测器；双谱段叠层干涉模块包括偏振分光棱镜BS、设在偏振分光棱镜BS反射光路的短波剪切器及设在偏振分光棱镜BS透射光路的长波剪切器；液晶偏振开关包括沿光路依次设置的铁电液晶FLC和线偏振器P。在光谱通道数量不变的情况下，本发明不但可以提升长波光谱精细程度，而且可以提升短波信噪比，进而提高光谱复原精度。

技术领域

本发明涉及一种光谱成像装置，特别涉及一种基于双谱段叠层干涉的高光谱成像装置。

背景技术

光谱信息是目标物质的重要光学参量，反映了目标的物质材料组成，被认为是目标介质的“光学指纹谱”。利用宽波段、高光谱分辨率的成像技术对目标进行精细化的光谱测量，是目标成分分析与识别的重要途径之一，在对地遥感、环境监测、深空探测等光学遥感领域具有重要应用价值。

基于静态干涉分光原理的高光谱成像技术能够获取探测目标二维空间结构上每一点的光谱信息，具有高通量、高分辨率、高稳定性的优点，逐渐发展成为一项极具潜力的精细光谱测量手段。现有的基于静态干涉分光原理的高光谱成像装置，大多采用的是单一的干涉通道，由于其光谱信息复原基于经典傅里叶变换原理，因此，在宽波段探测时，不同谱段之间会引入明显的波长分辨率差异。引入明显的波长分辨率差异，一方面，在光谱通道数确定的情况下，会导致各谱段能量分布不均，从而导致长波光谱精细程度和短波信噪比难以提高；另一方面，与用于定标和对比的光谱分辨率描述方式不同，降低了光谱定标精度；因此，影响光谱复原精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于双谱段叠层干涉的高光谱成像装置，以解决现有基于静态干涉分光原理的高光谱成像装置在宽波段探测时，不同谱段之间会引入明显的波长分辨率差异的技术问题。

本发明所采用的技术方案是，一种基于双谱段叠层干涉的高光谱成像装置，其特殊之处在于：

包括沿光路依次设置的前置成像物镜、光阑、准直物镜、双谱段叠层干涉模块、液晶偏振开关、后置成像物镜以及面阵探测器；

所述双谱段叠层干涉模块包括偏振分光棱镜BS、短波剪切器以及长波剪切器；所述短波剪切器设置在偏振分光棱镜BS的反射光路方向；所述长波剪切器设置在偏振分光棱镜BS的透射光路方向；

所述短波剪切器包括沿光路依次设置的第一滤光片F₁、第一半波片HP₁、第一沃拉斯顿棱镜WP₁以及第一角锥棱镜R₁；所述长波剪切器包括沿光路依次设置的第二滤光片F₂、第二半波片HP₂、第二沃拉斯顿棱镜WP₂以及第二角锥棱镜R₂；

所述第一滤光片F₁和第二滤光片F₂均为带通滤光片，其中一个透射短波谱段，截止长波谱段；另一个透射长波谱段，截止短波谱段；

所述第一沃拉斯顿棱镜WP₁的内部结构角与第二沃拉斯顿棱镜WP₂的内部结构角数值，所述第一沃拉斯顿棱镜WP₁距离第一角锥棱镜R₁的长度与第二沃拉斯顿棱镜WP₂距离第二角锥棱镜R₂的长度数值，二者中有一组相等或者两组均不相等；

所述液晶偏振开关包括沿光路依次设置的铁电液晶FLC和线偏振器P。

进一步地，所述第一滤光片F₁透射短波谱段，截止长波谱段；所述第二滤光片F₂透射长波谱段，截止短波谱段。