[發明專利]一種廣域多角度偏振光譜成像系統

有效

• 申請號: 201611045927.2
• 申請日: 2016-11-22
• 公開（公告）號: CN106768341B
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發明（設計）人: 趙海博;安寧;王保華;呂紅;薛芳;李方琦;王錚;林栩凌;莊緒霞
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: G01J3/447
• 分類號: G01J3/447
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

一種廣域多角度偏振光譜成像系統，由廣角近遠心成像鏡組、準直擴束鏡組、偏振光譜調制模塊、中繼成像鏡組、狹縫陣列、傳像模塊、光柵成像光譜儀、面陣探測器組件和數據處理單元組成；入射光經過近遠心成像鏡組后實現第一次成像，再經過準直擴束鏡組后，形成具有一定視場角的平行光束，平行光束入射到偏振光譜調制模塊，實現對光束偏振態的調制，經過中繼成像鏡組實現第二次成像，狹縫陣列擺放在第二次成像的像面處，狹縫陣列的作用是實現多角度觀測，利用傳像模塊將多個狹縫對應的像面重新排列，作為光柵成像光譜儀的輸入，光柵成像光譜儀獲取經過偏振調制的多種觀測角度的光譜色散數據，經數據處理單元，解調出多種觀測角度的偏振光譜成像數據。

技術領域

本發明屬于光學遙感技術領域，涉及一種廣域多角度偏振光譜成像系統。

背景技術

廣域多角度偏振光譜成像系統是指采用廣角成像、多角度觀測、光譜成像、偏振成像模式，多用于大氣探測，也可應用在地質資源探測、農林植被監測、水體海岸帶環境監測、自然災害監測、城市規劃等多種其它領域。成像系統能夠對目標的偏振光譜信息進行測量，由于不同目標具有各自一定的偏振光譜特性，對偏振光譜參數進行測量就能很好地表征被探測目標的性質特征，從而使其成為光學遙感的有效手段。

目前國內外現有的可實現廣域多角度偏振光譜成像的系統不多，成功應用的典型代表為法國POLDER航天衛星載荷和中國的DPC航空載荷，二者采用近似的技術方案和指標，主要采用旋轉偏振片、濾光片配合面陣探測器的傳統技術方案，對于傳統技術方案，實現廣域成像、多角度觀測、多光譜或高光譜成像、偏振成像的方式為：

廣域成像方式：采用廣角鏡頭配合面陣探測器實現；

多角度觀測：在航空航天平臺運動過程中，利用光學鏡頭的不同視場，實現多角度觀測；

光譜獲取方式：采用多組濾光片進行幾個典型應用譜段的選取，譜段范圍為可見光和近紅外譜段，具備偏振探測能力的譜段數量為3個。

偏振獲取方式：利用多個偏振片獲取目標的3種線偏振信息。

傳統技術方案因為采用旋轉機構，因此不能進行同時偏振探測，各個偏振態是非同時獲取，存在時間間隔。目前國內外采用傳統技術方案，存在機械轉動、非同時探測、偏振探測譜段數量少等缺點。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服傳統技術方案的不足，提出一種廣域多角度偏振光譜成像系統，克服傳統技術存在機械轉動的缺點，無運動部件能夠保證系統在穩定狀態下長期連續探測，大大延長使用壽命。

本發明的技術方案是：一種廣域多角度偏振光譜成像系統，包括廣角近遠心成像鏡組、準直擴束鏡組、偏振光譜調制模塊、中繼成像鏡組、狹縫陣列、傳像模塊、光柵成像光譜儀和數據處理單元；入射光經過廣角近遠心成像鏡組后實現第一次成像，經過準直擴束鏡組后形成具有一定視場角的平行光束，平行光束入射到偏振光譜調制模塊實現對光束偏振態的調制，再經過中繼成像鏡組實現第二次成像；狹縫陣列擺放在第二次成像的像面處，實現多角度觀測；傳像模塊將從狹縫陣列出射的多個狹縫對應的像面重新排列成一列，作為后端光柵成像光譜儀的輸入，光柵成像光譜儀獲取經過偏振光譜調制的多種觀測角度的光譜色散數據，送至數據處理單元解調出多種觀測角度的偏振光譜成像數據。

所述的偏振光譜調制模塊包括從左向右依次排列的2個相位延遲器和1個檢偏器，其中第一相位延遲器的快軸方向與第二相位延遲器的快軸方向成45°角，檢偏器的透光軸方向與第一相位延遲器的快軸方向平行。

所述的廣角近遠心成像系統的系統視場≥100°×100°。

所述的傳像模塊為光纖板或光錐組件。