一种偏振光谱成像系统

专利摘要:
本实用新型公开了一种偏振光谱成像系统，包括光电信号转换器，所述光电信号转换器的左端沿光路依次设有前置镜头模组、P‑F干涉仪、采集探测模组及光纤，所述光电转换器的右侧通过信号线连接有计算机，所述前置镜头模组包括前置望远光学镜头及前置显微光学镜头，所述采集探测模组包括采集透镜及偏振探测器，所述偏振探测器包括第一偏振膜片、第二偏振膜片及第三偏振膜片，所述偏振探测器是由所述第一偏振膜片、所述第二偏振膜片及所述第三偏振膜片中的至少一种以N*N矩阵形式任意组合配置而成，该系统不存在狭缝，能量利用率更高，加工制备工艺难度小，对偏振光的采集及探测精准度更高。
公开号:CN214334008U
申请号:CN202022726328.5U
申请日:2020-11-23
公开日:2021-10-01
发明作者:王远方舟；孙丽存；贾钰超；程飞燕
申请人:Yunnan Normal University；
IPC主号:G01J3-447

专利说明:
[n0001] 本实用新型涉及光谱成像技术领域，具体领域为一种偏振光谱成像系统。
[n0002] 光谱成像和偏振成像相结合形成了一种新的光学遥感技术——偏振光谱成像技术，该技术是能够集目标的图像信息、光谱信息和偏振态信息融于一体的新型探测技术，具有明显的原理先进性和技术优势，光谱成像类设备可能存在“同谱异物”和“同物异谱”的现象，在识别目标的精准度方面存在一定的局限性，在图像与光谱信息中加入偏振信息后，可达到最佳探测与识别能力，尤其适合在浑浊介质(烟、雾、霾、尘、水体等)等条件下的目标探测，也有偏振态具备的“强光弱化”和“弱光强化”特点，可以极大延伸遥感暗-亮两端的探测区，同时，用偏振手段对大气衰减可以进行精确刻画和规律发现，可为新大气窗口理论提供客观依据，基于偏振光栅的偏振光谱成像系统：该系统采用了一种新型的透射式各向异性偏振敏感光栅，该光栅能够实现偏振维和光谱维的分离，但该系统在光谱获取方面存在混叠现象，偏振态的测量需要通过组合计算，同时，该系统存在狭缝，能量利用率不高，透射光栅的加工制备工艺难度大。
[n0003] 本实用新型的目的在于提供一种偏振光谱成像系统，以解决上述背景技术中提出的基于偏振光栅的偏振光谱成像系统：该系统采用了一种透射式各向异性偏振敏感光栅，该光栅能够实现偏振维和光谱维的分离，但该系统在光谱获取方面存在混叠现象，偏振态的测量需要通过组合计算，同时，该系统存在狭缝，能量利用率不高，透射光栅的加工制备工艺难度大的问题。
[n0004] 为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种偏振光谱成像系统，包括光电信号转换器，所述光电信号转换器的左端沿光路依次设有前置镜头模组、P-F干涉仪、采集探测模组及光纤，所述光电信号转换器的右侧通过信号线连接有计算机，所述前置镜头模组包括前置望远光学镜头及前置显微光学镜头，所述前置望远光学镜头包括进光透镜，所述进光透镜的右方设有聚光透镜，所述进光透镜及所述聚光透镜之间设有光腔，所述前置显微光学镜头包括护镜，所述护镜的右方设有平行光透镜，所述采集探测模组包括采集透镜及偏振探测器，所述偏振探测器包括第一偏振膜片、第二偏振膜片及第三偏振膜片，所述偏振探测器是由所述第一偏振膜片、所述第二偏振膜片及所述第三偏振膜片中的至少一种以N*N矩阵形式任意组合配置而成。
[n0005] 优选的，所述P-F干涉仪包括G1干涉玻璃板及G2干涉玻璃板，所述G1 干涉玻璃板及所述G2干涉玻璃板为外表面倾斜并略带楔角的玻璃板，所述G1 干涉玻璃板及所述G2干涉玻璃板的内表面平行并镀有高反射率膜。
[n0006] 优选的，所述第一偏振膜片由0度线偏方向、45度线偏方向、135度线偏方向和90度偏振方向以2*2矩阵形式配置而成。
[n0007] 优选的，所述第二偏振膜片由0度线偏方向、45度线偏方向、135度线偏方向和圆形偏振方向以2*2矩阵形式配置而成。
[n0008] 优选的，所述第三偏振膜片由0度线偏方向、45度线偏方向、135度线偏方向和非偏振方向以2*2矩阵形式配置而成。
[n0009] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：一种偏振光谱成像系统，采用前置镜头模组、P-F干涉仪、采集探测模组及光纤，光电转换器的右侧通过信号线连接有计算机的设计思路，通过螺旋连接更换前置望远光学镜头及前置显微光学镜头，通过P-F干涉仪将偏振光进行初步平行处理，使得采集探测模组能更精准的对偏振光进行采集及探测，随后通过光纤将光信号传递到光电转换器转换成电信号，取代基于偏振光栅的偏振光谱成像系统：同时具有该光栅能够实现偏振维和光谱维的分离的优势，并避免了该系统在光谱获取方面存在混叠现象，偏振态的测量需要通过组合计算的问题，该系统不存在狭缝，能量利用率更高，加工制备工艺难度小，对偏振光的采集及探测精准度更高。
[n0010] 图1为本实用新型的主体结构示意图(前置望远光学镜头)；
[n0011] 图2为本实用新型的主体结构示意图(前置显微光学镜头)；
[n0012] 图3为本实用新型的第一偏振膜片结构示意图；
[n0013] 图4为本实用新型的第二偏振膜片结构示意图；
[n0014] 图5为本实用新型的第三偏振膜片结构示意图。
[n0015] 图中：1-光电信号转换器、2-前置镜头模组、3-P-F干涉仪、301-G1干涉玻璃板、302-G2干涉玻璃板、4-采集探测模组、401-采集透镜、402-偏振探测器、4021-第一偏振膜片、4022-第二偏振膜片、4023-第三偏振膜片、5- 光纤、6-计算机、7-前置望远光学镜头、701-进光透镜、702-聚光透镜、703- 光腔、8-前置显微光学镜头、801-护镜、802-平行光透镜。
[n0016] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[n0017] 请参阅图1-5，本实用新型提供一种技术方案：一种偏振光谱成像系统，包括光电信号转换器1，所述光电信号转换器1的左端沿光路依次设有前置镜头模组2，通过更换前置望远光学镜头7及前置显微光学镜头8，实现设备对于望远领域及显微领域的适应性、P-F干涉仪3是一种应用多光束干涉原理制作成的高分辨率光谱仪器、采集探测模组4对偏振光进行采集及探测及光纤5 保证光信号无损的传递，所述光电信号转换器1的右侧通过信号线连接有计算机6，所述前置镜头模组2包括前置望远光学镜头7及前置显微光学镜头8，所述前置望远光学镜头7包括进光透镜701，所述进光透镜701的右方设有聚光透镜702，所述进光透镜701及所述聚光透镜702之间设有光腔703，配合使用，达成对于远处接近平行光源的采集，所述前置显微光学镜头8包括护镜801，所述护镜801的右方设有平行光透镜802，配合使用，达成对于较近接近点光源的采集，所述采集探测模组4包括采集透镜401及偏振探测器402，所述偏振探测器402包括第一偏振膜片4021、第二偏振膜片4022及第三偏振膜片4023，所述偏振探测器402是由所述第一偏振膜片4021、所述第二偏振膜片4022及所述第三偏振膜片4023中的至少一种以N*N矩阵形式任意组合配置而成，探测不同的偏振光。
[n0018] 具体而言，所述P-F干涉仪3包括G1干涉玻璃板301及G2干涉玻璃板 302，所述G1干涉玻璃板301及所述G2干涉玻璃板302为外表面倾斜并略带楔角的玻璃板，所述G1干涉玻璃板301及所述G2干涉玻璃板302的内表面平行并镀有高反射率膜。
[n0019] 具体而言，所述第一偏振膜片4021由0度线偏方向、45度线偏方向、135 度线偏方向和90度偏振方向以2*2矩阵形式配置而成，完成对于0度线偏方向、45度线偏方向、135度线偏方向和90度偏振方向偏振光的探测。
[n0020] 具体而言，所述第二偏振膜片4022由0度线偏方向、45度线偏方向、135 度线偏方向和圆形偏振方向以2*2矩阵形式配置而成，完成对于0度线偏方向、45度线偏方向、135度线偏方向和圆形偏振方向偏振光的探测。
[n0021] 具体而言，所述第三偏振膜片4023由0度线偏方向、45度线偏方向、135 度线偏方向和非偏振方向以2*2矩阵形式配置而成，完成对于0度线偏方向、 45度线偏方向、135度线偏方向和非偏振方向偏振光的探测。
[n0022] 工作原理：本实用新型采用前置镜头模组2、P-F干涉仪3、采集探测模组4及光纤5，光电信号转换器1的右侧通过信号线连接有计算机6的设计思路，通过螺旋连接更换前置望远光学镜头7及前置显微光学镜头8，通过P-F 干涉仪3将偏振光进行初步平行处理，使得采集探测模组4能更精准的对偏振光进行采集及探测，随后通过光纤5将光信号传递到光电转换器转换成电信号，使用时，根据现场使用情况更换前置望远光学镜头7及前置显微光学镜头8，并将前置镜头模组2对准采集探测对象，随后微调P-F干涉仪3的 G1干涉玻璃板301及G2干涉玻璃板302，对进光进行初步平行处理，随后进光打在采集透镜401上，折射到偏振探测器402上对偏振光进行探测，再由光纤5传递到光电信号转换器1上将光信号转换成电信号，随后发送到计算机6上对结果进行显示。
[n0023] 在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[n0024] 本实用新型使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。
[n0025] 尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

权利要求:
Claims (5)
[0001] 1.一种偏振光谱成像系统，包括光电信号转换器(1)，其特征在于：所述光电信号转换器(1)的左端沿光路依次设有前置镜头模组(2)、P-F干涉仪(3)、采集探测模组(4)及光纤(5)，所述光电信号转换器(1)的右侧通过信号线连接有计算机(6)，所述前置镜头模组(2)包括前置望远光学镜头(7)及前置显微光学镜头(8)，所述前置望远光学镜头(7)包括进光透镜(701)，所述进光透镜(701)的右方设有聚光透镜(702)，所述进光透镜(701)及所述聚光透镜(702)之间设有光腔(703)，所述前置显微光学镜头(8)包括护镜(801)，所述护镜(801)的右方设有平行光透镜(802)，所述采集探测模组(4)包括采集透镜(401)及偏振探测器(402)，所述偏振探测器(402)包括第一偏振膜片(4021)、第二偏振膜片(4022)及第三偏振膜片(4023)，所述偏振探测器(402)是由所述第一偏振膜片(4021)、所述第二偏振膜片(4022)及所述第三偏振膜片(4023)中的至少一种以N*N矩阵形式任意组合配置而成。
[0002] 2.根据权利要求1所述的一种偏振光谱成像系统，其特征在于：所述P-F干涉仪(3)包括G1干涉玻璃板(301)及G2干涉玻璃板(302)，所述G1干涉玻璃板(301)及所述G2干涉玻璃板(302)为外表面倾斜并略带楔角的玻璃板，所述G1干涉玻璃板(301)及所述G2干涉玻璃板(302)的内表面平行并镀有高反射率膜。
[0003] 3.根据权利要求1所述的一种偏振光谱成像系统，其特征在于：所述第一偏振膜片(4021)由0度线偏方向、45度线偏方向、135度线偏方向和90度偏振方向以2*2矩阵形式配置而成。
[0004] 4.根据权利要求1所述的一种偏振光谱成像系统，其特征在于：所述第二偏振膜片(4022)由0度线偏方向、45度线偏方向、135度线偏方向和圆形偏振方向以2*2矩阵形式配置而成。
[0005] 5.根据权利要求1所述的一种偏振光谱成像系统，其特征在于：所述第三偏振膜片(4023)由0度线偏方向、45度线偏方向、135度线偏方向和非偏振方向以2*2矩阵形式配置而成。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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CN202022726328.5U|CN214334008U|2020-11-23|2020-11-23|一种偏振光谱成像系统|CN202022726328.5U| CN214334008U|2020-11-23|2020-11-23|一种偏振光谱成像系统|