[发明专利]双通道干涉型高光谱成像装置及方法

权利要求书

1.一种双通道干涉型高光谱成像装置，其特征在于，包括沿光轴方向依次设置的前置成像物镜(1)、第一滤光片阵列(2)、光阑(3)、准直物镜(4)、起偏器(5)、第二滤光片阵列(6)、双折射剪切器阵列(7)、检偏器(8)、后置成像物镜(9)和面探测器阵列(10)；其中第一滤光片阵列(2)位于光阑(3)内侧；

所述第一滤光片阵列(2)包括沿光轴对称设置的波段不同的第一滤光片(2-1)、第二滤光片(2-2)，第二滤光片阵列(6)包括沿光轴对称设置的波段不同的第三滤光片(6-1)、第四滤光片(6-2)，位于光轴同一侧的两个滤光片的波段相同，且第一滤光片(2-1)的波段小于第二滤光片(2-2)的波段；双折射剪切器阵列(7)包括沿光轴对称设置的第一双折射剪切器(7-1)、第二双折射剪切器(7-2)；其中，第一双折射剪切器(7-1)包括两片厚度均为h₁的双折射剪切板，分别为沿光轴依次设置的第一双折射剪切板(7-1-1)和第二双折射剪切板(7-1-2)；第二双折射剪切器(7-2)包括两片厚度均为h₂的双折射剪切板，分别为沿光轴依次设置的第三双折射剪切板(7-2-1)和第四双折射剪切板(7-2-2)，且h₂＞h₁。

2.根据权利要求1所述的双通道干涉型高光谱成像装置，其特征在于，所述准直物镜(4)的前焦面与前置成像物镜(1)的成像面重合。

3.根据权利要求1所述的双通道干涉型高光谱成像装置，其特征在于，所述第一滤光片阵列(2)以及光阑(3)位于前置成像物镜(1)的成像面上。

4.根据权利要求1所述的双通道干涉型高光谱成像装置，其特征在于，所述第三滤光片(6-1)、第四滤光片(6-2)的尺寸大于第一滤光片(2-1)、第二滤光片(2-2)的尺寸。

5.根据权利要求1所述的双通道干涉型高光谱成像装置，其特征在于，所述起偏器(5)和检偏器(8)的透光轴方向与X轴正方向的夹角为45°；第一双折射剪切板(7-1-1)、第三双折射剪切板(7-2-1)的光轴在XOZ平面内，且与X、Z轴正方向夹角为45°；第二双折射剪切板(7-1-2)、第四双折射剪切板(7-2-2)的光轴在YOZ平面内，且与Y、Z轴正方向夹角为45°。

6.根据权利要求1所述的双通道干涉型高光谱成像装置，其特征在于，所述四片双折射剪切板均为负单轴晶体。

7.基于权利要求1至6任意一项所述的双通道干涉型高光谱成像装置的成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、入射光束通过前置成像物镜(1)成像在光阑(3)上，设置于光阑(3)上的第一滤光片(2-1)、第二滤光片(2-2)将入射光分为两个波段的光并入射至准直物镜(4)，形成两束不同波段的准直光入射至起偏器(5)，起偏器(5)将两束准直光束变为线偏振光；

步骤2、两束线偏振光分别通过第三滤光片(6-1)、第四滤光片(6-2)后入射至第一双折射剪切器(7-1)、第二双折射剪切器(7-2)；

其中，波段相对短的线偏振光入射至第一双折射剪切板(7-1-1)，另一束线偏振光入射至比第一双折射剪切板(7-1-1)厚的第三双折射剪切板(7-2-1)，之后再分别入射至与第一双折射剪切板(7-1-1)厚度相同的第二双折射剪切板(7-1-2)、与第三双折射剪切板(7-2-1)厚度相同的第四双折射剪切板(7-2-2)；第一双折射剪切板(7-1-1)、第三双折射剪切板(7-2-1)将线偏振光分解为振动方向相互正交的两束光o光和e光；第二双折射剪切板(7-1-2)、第四双折射剪切板(7-2-2)将o光变为e光偏折记为oe光后出射，将e光变为o光偏折记为eo光后出射；每组出射光束中的oe光和eo光平行，并具有光程差，且两组之间的所述光程差不同；

步骤3、所述两组之出射光束入射至检偏器(8)，获得两组偏振方向相同的光束；

步骤4、所述两组偏振方向相同的光束入射至后置成像物镜(9)后会聚于面阵探测器(10)上并发生干涉，形成两幅干涉图像；

步骤5、旋转第一双折射剪切板(7-1-1)和第三双折射剪切板(7-2-1)的角度，以使两组干涉图像在面探测器阵列(10)靶面上分开；

步骤6、将整个高光谱成像装置水平旋转，改变目标光的入射角以对光程差进行调制，获得两组干涉图像序列，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。