本發(fā)明屬于光學(xué)遙感探測(cè)領(lǐng)域，涉及一種用于偏振輻射探測(cè)領(lǐng)域的偏振成像裝置，特別涉及一種可實(shí)時(shí)獲取二維空間目標(biāo)全偏振信息的緊湊微型快照式通道調(diào)制全偏振光譜成像探測(cè)裝置及探測(cè)方法。
背景技術(shù)：
：：物體輻射的電磁波中含有目標(biāo)的空間、光譜和偏振等重要遙感信息，不僅能用于反演目標(biāo)的形態(tài)及物理化學(xué)等特性，還能去除背景噪聲提供高對(duì)比度的表面、形貌、陰影和粗糙度等信息。為使空間、光譜和偏振三維信息優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，增強(qiáng)探測(cè)復(fù)雜背景中目標(biāo)的能力，應(yīng)運(yùn)而生了集三維信息獲取技能于一體的新型前沿遙感探測(cè)技術(shù)：偏振光譜成像技術(shù)。其數(shù)據(jù)產(chǎn)品既可視為每個(gè)波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的多維偏振圖像，也視為每個(gè)偏振態(tài)對(duì)應(yīng)的光譜圖像，對(duì)提高目標(biāo)探測(cè)、識(shí)別及分類的效率和精準(zhǔn)度具有一定潛力，在軍事偵察、地球資源普查、環(huán)境衛(wèi)生監(jiān)測(cè)、自然災(zāi)害預(yù)報(bào)、大氣探測(cè)、天文觀測(cè)、機(jī)器視覺(jué)仿生、生物醫(yī)學(xué)診斷等諸多領(lǐng)域都將具有重要的應(yīng)用價(jià)值和前景。偏振光譜成像技術(shù)是由偏振調(diào)制模塊和光譜分光模塊融合而成，后兩者自身工作特點(diǎn)決定著前者的特性。若按獲取二維空間目標(biāo)的偏振和光譜信息的方式來(lái)分，偏振調(diào)制模塊和光譜分光模塊均可分為時(shí)序式和快照式兩大類【1,2】。當(dāng)前，大多數(shù)偏振光譜成像技術(shù)都采用時(shí)序掃描方式(如畫幅式、推掃式或窗掃式)獲取二維場(chǎng)景的偏振光譜圖像，需要從不同時(shí)刻獲取的多幀圖像數(shù)據(jù)中提取并重組二維空間目標(biāo)的偏振光譜圖像。涉及的技術(shù)主要是將時(shí)序式偏振調(diào)制模塊與快照式光譜分光模塊結(jié)合。根據(jù)矢量形式的雙向反射分布函數(shù)，外場(chǎng)遙感探測(cè)中二維空間目標(biāo)的偏振輻射分布具有時(shí)間門和方位角效應(yīng)。因此時(shí)序獲取技術(shù)的時(shí)間分辨率將受限，不適于動(dòng)態(tài)或快速變化目標(biāo)，大氣或周圍環(huán)境的不穩(wěn)定性會(huì)影響成像質(zhì)量，需要精確的空間定位系統(tǒng)。相比之下，快照式成像技術(shù)則可以實(shí)時(shí)探測(cè)目標(biāo)在特定時(shí)刻特定方位角的偏振光譜分布，不僅提高了工作效率，還可有效避免多次測(cè)量時(shí)因環(huán)境變化而帶來(lái)的影響，確保圖像、光譜、偏振的一致性。當(dāng)前快照式偏振光譜成像主要采用色散光譜成像配合全偏振調(diào)制的方式進(jìn)行，比如：通道偏振調(diào)制計(jì)算層光譜成像技術(shù)【3】、通道偏振調(diào)制圖像分割光譜成像技術(shù)【4,5】、積分視場(chǎng)光譜偏振成像技術(shù)【6,7】等等，這些系統(tǒng)相對(duì)比較龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜?；诶忡R的通道偏振調(diào)制技術(shù)具有結(jié)構(gòu)緊湊微型化的優(yōu)點(diǎn)【8-10】，但是僅能測(cè)量單色光的全偏振信息；基于濾光片陣列的光譜成像技術(shù)也具有結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點(diǎn)【11-15】，但是僅能測(cè)量光譜信息。參考文獻(xiàn)【1】j.s.tyo,d.l.goldstein,d.b.chenault,andj.a.shaw,"reviewofpassiveimagingpolarimetryforremotesensingapplications,"appl.opt.45,5453-5469(2006).【2】n.hagenandm.w.kudenov,"reviewofsnapshotspectralimagingtechnologies,"opt.eng.52,090901(2013).【3】d.s.sabatke,a.m.locke,m.r.descour,e.l.dereniak,j.p.garcia,t.k.hamilton,andr.w.mcmillan,"snapshotimagingspectropolarimeter,"opt.eng.41,1048-1054(2002).【4】美國(guó)發(fā)明專利，“imagemappedspectropolarimetry”，授權(quán)公告號(hào)：us9239263b2.【5】j.craven-jones,b.m.way,j.hunt,m.w.kudenov,andj.a.mercier,"thermallystableimagingchanneledspectropolarimetry,"proc.spie8873,88730j(2013).【6】中國(guó)發(fā)明專利，“快照式積分視場(chǎng)成像全偏振高光譜探測(cè)裝置”，授權(quán)公告號(hào)：cn103592030b.【7】h.j.hoeijmakers,m.l.j.arts,f.snik,c.u.keller,d.m.stam,andj.m.kuiper,"designtrade-offandproofofconceptforloupe,thelunarobservatoryforunresolvedpolarimetryofearth,"opt.express24,21435-21453(2016).【8】美國(guó)發(fā)明專利，“imagingpolarimetry”，美國(guó)專利號(hào)：us7,336,360b2.【9】k.okaandt.kaneko,"compactcompleteimagingpolarimeterusingbirefringentwedgeprisms,"opt.express11,1510-1519(2003).【10】h.luo,k.oka,n.hagen,t.tkaczyk,ande.l.dereniak,"modelingandoptimizationforaprismaticsnapshotimagingpolarimeter,"appl.opt.45,8400-8409(2006).【11】r.shogenji,y.kitamura,k.yamada,s.miyatake,j.tanida,“multispectralimagingusingcompactcompoundoptics,”opt.express12(8),1643(2004).【12】b.geelen,n.tack,a.lambrechts,“asnapshotmultispectralimagerwithintegrated,tiledfiltersandopticalduplication,”spievol.8613,861314(2013).【13】美國(guó)發(fā)明專利，“snapshotspectralimagingsystemsandmethods”，美國(guó)專利號(hào)：us8081244b2.【14】美國(guó)發(fā)明專利，“snapshotspectralimagingoftheeye”，美國(guó)專利號(hào)：us8109634b2.【15】p.lapray,x.wang,j.thomas,andp.gouton,“multispectralfilterarrays:recentadvancesandpracticalimplementation,”sensors14,21626-21659(2014).技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種緊湊微型快照式通道調(diào)制全偏振光譜成像探測(cè)裝置及方法，利用通道偏振調(diào)制和濾光片光譜調(diào)制的緊湊小型化和快照式優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)二維空間目標(biāo)偏振輻射信息的高空間分辨率實(shí)時(shí)成像，不存在時(shí)差和方位角變化引起的信息失配等問(wèn)題，不受環(huán)境變化因素影響。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：緊湊微型快照式通道調(diào)制全偏振光譜成像探測(cè)裝置，包括沿入射光向依次設(shè)置的前置光學(xué)系統(tǒng)、微透鏡陣列、全偏振調(diào)制模塊、濾光片陣列和面陣探測(cè)器；全偏振調(diào)制模塊包括沿入射光向依次設(shè)置的第一雙折射棱鏡、第一半波片、第二雙折射棱鏡、第二半波片、第三雙折射棱鏡、第三半波片、第四雙折射棱鏡和線偏振片，它們均互相緊貼放置，濾光片陣列的前后兩面分別緊貼線偏振片和面陣探測(cè)器的感光面放置；面陣探測(cè)器的感光面垂直于探測(cè)裝置光軸并置于微透鏡陣列的焦面位置；面陣探測(cè)器與數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)相連接。進(jìn)一步的，前置光學(xué)系統(tǒng)包括沿入射光向依次設(shè)置的物鏡、空間光闌和準(zhǔn)直鏡；準(zhǔn)直鏡的前焦面與視場(chǎng)光闌位置重合。進(jìn)一步的，濾光片陣列由若干不同中心波長(zhǎng)的分立的窄帶濾光片單元組成，各窄帶濾光片單元的口徑與微透鏡陣列中各子透鏡單元的口徑一致，在垂直于探測(cè)裝置的平面內(nèi)各窄帶濾光片單元的中心和各子透鏡單元的中心一一對(duì)應(yīng)。進(jìn)一步的，濾光片陣列是一個(gè)線性漸變?yōu)V光片，微透鏡陣列中每一行透鏡的排列方向與線性漸變?yōu)V光片中相同波長(zhǎng)濾光的波線方向有夾角，夾角大于0°，小于180°。進(jìn)一步的，探測(cè)裝置光軸水平設(shè)置，z軸平行于光軸，且z軸正方向由前置光學(xué)系統(tǒng)指向面陣探測(cè)器；y軸正方向豎直向上；x軸垂直于y軸和z軸，x軸、y軸和z軸構(gòu)成正交坐標(biāo)系且符合右手定則；第一雙折射棱鏡和第二雙折射棱鏡的主截面均在yz平面內(nèi)且為長(zhǎng)方形，長(zhǎng)邊沿y方向，短邊沿z方向；第三雙折射棱鏡和第四雙折射棱鏡的主截面均在xz平面內(nèi)且為長(zhǎng)方形，長(zhǎng)邊沿x方向，短邊沿z方向；第一雙折射棱鏡和第二雙折射棱鏡的雙折射材料相同且中心總厚度相同，第三雙折射棱鏡和第四雙折射棱鏡的雙折射材料相同且中心總厚度相同。進(jìn)一步的，第一雙折射棱鏡由第一楔形棱鏡和第二楔形棱鏡組成；第二雙折射棱鏡由第三楔形棱鏡和第四楔形棱鏡組成；第三雙折射棱鏡由第五楔形棱鏡和第六楔形棱鏡組成；第四雙折射棱鏡由第七楔形棱鏡和第八楔形棱鏡組成；第一楔形棱鏡和第四楔形棱鏡的中心厚度相同，沿y正向變窄，沿y負(fù)向變寬；第二楔形棱鏡和第三楔形棱鏡的中心厚度相同，沿y正向變寬，沿y負(fù)向變窄；第五楔形棱鏡和第八楔形棱鏡的中心厚度相同，沿x正向變窄，沿x負(fù)向變寬；第六楔形棱鏡和第七楔形棱鏡的中心厚度相同，沿x正向變窄，沿x負(fù)向變寬。進(jìn)一步的，第一楔形棱鏡和第三楔形棱鏡的快軸均在主截面yz平面內(nèi)與y軸成大小相等方向相反的夾角；第二楔形棱鏡和第四楔形棱鏡的快軸均在xz平面內(nèi)與x軸平行；第五楔形棱鏡和第七楔形棱鏡的快軸均在主截面xz平面內(nèi)與x軸成大小相等方向相反的夾角；第六楔形棱鏡和第八楔形棱鏡的快軸均在yz平面內(nèi)與y軸平行。進(jìn)一步的，第一半波板和第三半波板的快慢軸位于xy平面內(nèi)，它們的快軸均與x軸成45°夾角；第二半波板的快慢軸位于xy平面內(nèi)，它的快軸與x軸成22.5°夾角；線偏振片的透振方向位于xy平面內(nèi)，與x軸成45°夾角。進(jìn)一步的，去除第二半波板后，將第三雙折射棱鏡的快軸方向、第三半波板的快慢軸方向、第四雙折射棱鏡的快軸方向和線偏振片的透振方向整體以探測(cè)裝置光軸為旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)45度。進(jìn)一步的，濾光片陣列是一個(gè)線性漸變?yōu)V光片；微透鏡陣列為平行四邊形框架內(nèi)的排列方式，微透鏡陣列的第n+1列透鏡相對(duì)于第n列透鏡向上位移，使得微透鏡陣列中每一行透鏡的排列方向與線性漸變?yōu)V光片中相同波長(zhǎng)濾光的波線方向有夾角，夾角大于0°，小于180°；n為正整數(shù)；或者，微透鏡陣列為方形框架內(nèi)的排列方式，微透鏡陣列整體相對(duì)于線性漸變?yōu)V光片旋轉(zhuǎn)，使得微透鏡陣列中每一行透鏡的排列方向與線性漸變?yōu)V光片中相同波長(zhǎng)濾光的波線方向有夾角，夾角大于0°，小于180°。進(jìn)一步的，微透鏡陣列中的每個(gè)微透鏡的口徑形狀為方形、圓形或者六邊形。緊湊微型快照式通道調(diào)制全偏振光譜成像探測(cè)裝置的探測(cè)方法，包括以下步驟：二維空間目標(biāo)發(fā)出的光依次進(jìn)入前置光學(xué)系統(tǒng)變成平行光，透過(guò)微透鏡陣列將光束進(jìn)行會(huì)聚，透過(guò)全偏振調(diào)制模塊和濾光片陣列聚焦于面陣探測(cè)器，數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)控制面陣探測(cè)器快照一幀圖像，得到被測(cè)二維目標(biāo)在某一時(shí)刻某一波長(zhǎng)下經(jīng)偏振調(diào)制后的干涉強(qiáng)度信息，然后數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重組并利用傅里葉變換解調(diào)算法重構(gòu)全部stokes偏振參數(shù)對(duì)應(yīng)的二維空間光譜圖像。進(jìn)一步的，一束入射光射經(jīng)第一雙折射棱鏡和第二雙折射棱鏡在yz平面內(nèi)角剪成兩束第一出射光，兩束第一出射光的延長(zhǎng)線會(huì)聚于面陣探測(cè)器的感光面上，且會(huì)聚點(diǎn)處于入射光的延長(zhǎng)線上；其中一束第一出射光經(jīng)第三雙折射棱鏡和第四雙折射棱鏡在xy平面內(nèi)角剪切成兩束第二出射光，兩束第二出射光的延長(zhǎng)線會(huì)聚于面陣探測(cè)器的感光面上，且會(huì)聚點(diǎn)處于入射光的延長(zhǎng)線上；一束第一出射光經(jīng)第三雙折射棱鏡和第四雙折射棱鏡在xy平面內(nèi)角剪切成兩束第三出射光，兩束第三出射光的延長(zhǎng)線會(huì)聚于面陣探測(cè)器的感光面上，且會(huì)聚點(diǎn)處于入射光的延長(zhǎng)線上。進(jìn)一步的，一束入射光射入第一雙折射棱鏡后，在yz平面內(nèi)被角剪切成兩束正交偏振出射光，且偏振方向分別位于yz和xz平面內(nèi)；兩束出射光經(jīng)過(guò)第一半波板后其偏振方向互換，接著直接進(jìn)入第二雙折射棱鏡，不發(fā)生分束，只發(fā)生折射現(xiàn)象；然后兩束出射光的偏振方向被第二半波板旋轉(zhuǎn)45度；其中一束出射光進(jìn)入第三雙折射棱鏡后，在xz平面內(nèi)被角剪切成兩束正交偏振第一出射光，且偏振方向分別位于xz和yz平面內(nèi)，兩束第一出射光經(jīng)第三半波板后偏振方向互換，接著直接進(jìn)入第四雙折射棱鏡，不發(fā)生分束，只發(fā)生折射現(xiàn)象；另一束出射光進(jìn)入第三雙折射棱鏡后，在xz平面內(nèi)被角剪切成兩束正交偏振第二出射光，且偏振方向分別位于xz和yz平面內(nèi)，兩束第二出射光經(jīng)第三半波板后偏振方向互換，接著直接進(jìn)入第四雙折射棱鏡，不發(fā)生分束，只發(fā)生折射現(xiàn)象；最后從第四雙折射棱鏡出射四束偏振方向兩兩正交的偏振光，且偏振方向與線偏振片的透振方向成正負(fù)45角；四束光經(jīng)線偏振片歸一化偏振方向后，在面陣探測(cè)器的感光面上會(huì)聚于同一點(diǎn)，且該點(diǎn)處在入射光束的延長(zhǎng)線上；四束光互相疊加干涉，形成四光束干涉條紋。進(jìn)一步的，濾光片陣列是線性漸變?yōu)V光片，微透鏡陣列中每一行透鏡的排列方向與濾光片陣列中相同波長(zhǎng)濾光的波線方向有夾角，使得獲取的每行陣列圖像中目標(biāo)的不同空間位置均經(jīng)歷了相同波長(zhǎng)的波線濾光；提取某行陣列圖像中目標(biāo)的不同空間位置所經(jīng)歷的相同波長(zhǎng)的波線濾光強(qiáng)度，進(jìn)行信息重組，得到該波長(zhǎng)下的光譜二維圖像；其它行陣列圖像做類比處理，得到多個(gè)波長(zhǎng)下的二維光譜圖像。進(jìn)一步的，一束入射光射入全偏振調(diào)制模塊被分成四束光，四束光會(huì)聚在面陣探測(cè)器的感光面上同一點(diǎn)，且該點(diǎn)處在入射光束的延長(zhǎng)線上。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：1、快照二維空間目標(biāo)的一幀圖像，即可得到各目標(biāo)元的偏振光譜信息，同時(shí)保留各目標(biāo)元的空間信息，時(shí)間分辨率高，避免了多次測(cè)量時(shí)因環(huán)境變化而帶來(lái)的影響，二維空間數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)有效，工作效率高。2、棱鏡分束的四束光嚴(yán)格自聚焦，可以實(shí)現(xiàn)高空間分辨率偏振成像。濾光片陣列可采用商業(yè)化成熟的線性漸變?yōu)V光片，無(wú)需復(fù)雜的加工工藝，容易實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明由于采用了不同波段通道的全偏振調(diào)制模塊，快照一幀圖像便可得到被測(cè)目標(biāo)在某一時(shí)刻某一波段的全偏振編碼干涉強(qiáng)度圖像信息，先經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)重組得到不同波長(zhǎng)下的干涉強(qiáng)度信息，再利用傅里葉解調(diào)算法進(jìn)行處理便可得到全部stokes偏振參數(shù)對(duì)應(yīng)的二維空間光譜圖像。相對(duì)于采用時(shí)序獲取技術(shù)無(wú)需旋轉(zhuǎn)、調(diào)諧或步進(jìn)裝置及相關(guān)精密定位裝置，具有時(shí)間分辨率高，適于動(dòng)態(tài)或快變目標(biāo)，可避免抖動(dòng)噪聲和環(huán)境變化影響等特點(diǎn)；相對(duì)于基于分振幅、分孔徑、分焦平面的快照式偏振成像裝置而言，該裝置無(wú)需圖像精密配準(zhǔn)技術(shù)，且空間分辨率可以與探測(cè)器保持一致。本發(fā)明在天文觀測(cè)、空間探測(cè)、地球遙感、機(jī)器視覺(jué)及生物醫(yī)學(xué)診斷等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。本發(fā)明將棱鏡偏振術(shù)與濾光片陣列技術(shù)相結(jié)合，拓展棱鏡結(jié)構(gòu)和濾光片陣列結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)緊湊微型化的偏振光譜成像技術(shù)，實(shí)現(xiàn)圖像、光譜、偏振的一體化快照式獲取。本發(fā)明由于采用了微透鏡和濾光片陣列組合的圖像復(fù)制和光譜濾光模塊，以及組合棱鏡分光的全偏振通道調(diào)制模塊，快照一幀圖像便可得到被測(cè)二維目標(biāo)在某一時(shí)刻的某波段經(jīng)通道調(diào)制的干涉強(qiáng)度信息，利用傅里葉解調(diào)算法進(jìn)行處理便可得到全部stokes偏振參數(shù)對(duì)應(yīng)的二維空間偏振光譜圖像。本發(fā)明在天文觀測(cè)、空間探測(cè)、地球遙感、機(jī)器視覺(jué)及生物醫(yī)學(xué)診斷等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明緊湊微型快照式通道調(diào)制全偏振光譜成像探測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2a是圖1中的長(zhǎng)方形框架內(nèi)規(guī)則排列的微透鏡陣列和由中心波長(zhǎng)不同的若干濾光片單元所組成濾光片陣列示意圖，各子透鏡中心與各濾光片單元的中心一一對(duì)應(yīng)。圖2b是圖1中的平行四邊形框架內(nèi)規(guī)則排列的微透鏡陣列和線性漸變?yōu)V光片陣列示意圖。圖2c是圖1中的長(zhǎng)方形框架內(nèi)規(guī)則排列的微透鏡陣列和線性漸變?yōu)V光片陣列示意圖，微透鏡陣列相對(duì)于線性漸變?yōu)V光片在xy平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，角度大于0°，小于180°。圖3是圖1中的全偏振調(diào)制模塊中各棱鏡單元的快軸方向、各半波板的快慢軸方向、線偏振片的透振方向示意圖。圖4為圖1中目標(biāo)發(fā)出的光通過(guò)探測(cè)裝置的側(cè)視截面結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是圖1中一束光通過(guò)全偏振調(diào)制模塊中各偏振元件主截面的分束過(guò)程示意圖。圖中，10為前置光學(xué)系統(tǒng)、11為全偏振調(diào)制模塊、12為面陣探測(cè)器，13為數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)、14為微透鏡陣列、15為濾光片陣列；101為物鏡、102為視場(chǎng)光闌、103為準(zhǔn)直鏡；111為第一雙折射棱鏡、115為第一半波片、112為第二雙折射棱鏡、116為第二半波片、113為第三雙折射棱鏡、117為第三半波片、114為第四雙折射棱鏡、118為線偏振片，它們均互相緊貼放置，線偏振片緊貼面陣探測(cè)器的感光面放置；1111為第一楔形棱鏡、11112為第二楔形棱鏡、1121為第三楔形棱鏡、1122為第四楔形棱鏡、1131為第五楔形棱鏡、1132為第六楔形棱鏡、1141為第七楔形棱鏡、1142為第八楔形棱鏡。具體實(shí)施方式請(qǐng)參閱圖1所示，本發(fā)明一種緊湊微型快照式通道調(diào)制全偏振光譜成像探測(cè)裝置，包括沿入射光向依次設(shè)置的前置光學(xué)系統(tǒng)10、微透鏡陣列14、全偏振調(diào)制模塊11、濾光片陣列15和面陣探測(cè)器12；全偏振調(diào)制模塊11包括沿入射光向依次設(shè)置的第一雙折射棱鏡111、第一半波片115、第二雙折射棱鏡112、第二半波片116、第三雙折射棱鏡113、第三半波片117、第四雙折射棱鏡114和線偏振片118，它們均互相緊貼放置，濾光片陣列15的前后兩面分別緊貼線偏振片(118)和面陣探測(cè)器12的感光面放置；面陣探測(cè)器12的感光面垂直于探測(cè)裝置光軸并置于微透鏡陣列14的焦面位置；面陣探測(cè)器12與數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)13相連接。請(qǐng)參閱圖2a，濾光片陣列15由若干不同中心波長(zhǎng)的分立的窄帶濾光片單元組成，各窄帶濾光片單元的口徑與微透鏡陣列14中各子透鏡單元的口徑一致，在垂直于探測(cè)裝置的平面內(nèi)各窄帶濾光片單元的中心和各子透鏡單元的中心一一對(duì)應(yīng)。請(qǐng)參閱圖2b和圖2c所示，濾光片陣列15是一個(gè)線性漸變?yōu)V光片，微透鏡陣列14中每一行透鏡的排列方向與線性漸變?yōu)V光片中相同波長(zhǎng)濾光的波線方向有夾角，夾角大于0°，小于180°。請(qǐng)參閱圖1至圖3所示，探測(cè)裝置光軸水平設(shè)置，z軸平行于光軸，且z軸正方向由前置光學(xué)系統(tǒng)10指向面陣探測(cè)器12；y軸正方向豎直向上；x軸垂直于y軸和z軸，x軸、y軸和z軸構(gòu)成正交坐標(biāo)系且符合右手定則；第一雙折射棱鏡111和第二雙折射棱鏡112的主截面均在yz平面內(nèi)且為長(zhǎng)方形，長(zhǎng)邊沿y方向，短邊沿z方向；第三雙折射棱鏡113和第四雙折射棱鏡114的主截面均在xz平面內(nèi)且為長(zhǎng)方形，長(zhǎng)邊沿x方向，短邊沿z方向；第一雙折射棱鏡111和第二雙折射棱鏡112的雙折射材料相同且中心總厚度相同，第三雙折射棱鏡113和第四雙折射棱鏡114的雙折射材料相同且中心總厚度相同。請(qǐng)參閱圖3所示，第一雙折射棱鏡111由第一楔形棱鏡1111和第二楔形棱鏡1112組成；第二雙折射棱鏡112由第三楔形棱鏡1121和第四楔形棱鏡1122組成；第三雙折射棱鏡113由第五楔形棱鏡1131和第六楔形棱鏡1132組成；第四雙折射棱鏡114由第七楔形棱鏡1141和第八楔形棱鏡1142組成；第一楔形棱鏡1111和第四楔形棱鏡1122的中心厚度相同，沿y正向變窄，沿y負(fù)向變寬；第二楔形棱鏡1112和第三楔形棱鏡1121的中心厚度相同，沿y正向變寬，沿y負(fù)向變窄；第五楔形棱鏡1131和第八楔形棱鏡1142的中心厚度相同，沿x正向變窄，沿x負(fù)向變寬；第六楔形棱鏡1132和第七楔形棱鏡1141的中心厚度相同，沿x正向變窄，沿x負(fù)向變寬。請(qǐng)參閱圖3所示，第一楔形棱鏡1111和第三楔形棱鏡1121的快軸均在主截面yz平面內(nèi)與y軸成大小相等方向相反的夾角；第二楔形棱鏡1112和第四楔形棱鏡1122的快軸均在xz平面內(nèi)與x軸平行；第五楔形棱鏡1131和第七楔形棱鏡1141的快軸均在主截面xz平面內(nèi)與x軸成大小相等方向相反的夾角；第六楔形棱鏡1132和第八楔形棱鏡1142的快軸均在yz平面內(nèi)與y軸平行。第一半波板115和第三半波板117的快慢軸位于xy平面內(nèi)，它們的快軸均與x軸成45°夾角；第二半波板116的快慢軸位于xy平面內(nèi)，它的快軸與x軸成22.5°夾角；線偏振片118的透振方向位于xy平面內(nèi)，與x軸成45°夾角。本發(fā)明探測(cè)裝置，去除第二半波板116后，將第三雙折射棱鏡113的快軸方向、第三半波板117的快慢軸方向、第四雙折射棱鏡114的快軸方向和線偏振片118的透振方向整體以探測(cè)裝置光軸為旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)45度；探測(cè)功能和方法不變。請(qǐng)參閱圖4至圖5所示，本發(fā)明一種緊湊微型快照式通道調(diào)制全偏振光譜成像探測(cè)裝置的探測(cè)方法，包括以下步驟：二維空間目標(biāo)發(fā)出的光依次進(jìn)入前置光學(xué)系統(tǒng)10變成平行光，透過(guò)微透鏡陣列14將光束進(jìn)行會(huì)聚，透過(guò)全偏振調(diào)制模塊11和濾光片陣列15聚焦于面陣探測(cè)器12，數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)13控制面陣探測(cè)器12快照一幀圖像，得到被測(cè)二維目標(biāo)在某一時(shí)刻某一波長(zhǎng)下經(jīng)偏振調(diào)制后的干涉強(qiáng)度信息，然后數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)13對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重組并利用傅里葉變換解調(diào)算法重構(gòu)全部stokes偏振參數(shù)對(duì)應(yīng)的二維空間光譜圖像。一束入射光射經(jīng)第一雙折射棱鏡111和第二雙折射棱鏡112在yz平面內(nèi)角剪成兩束第一出射光，兩束第一出射光的延長(zhǎng)線會(huì)聚于面陣探測(cè)器12的感光面上，且會(huì)聚點(diǎn)處于入射光的延長(zhǎng)線上；其中一束第一出射光經(jīng)第三雙折射棱鏡113和第四雙折射棱鏡114在xy平面內(nèi)角剪切成兩束第二出射光，兩束第二出射光的延長(zhǎng)線會(huì)聚于面陣探測(cè)器12的感光面上，且會(huì)聚點(diǎn)處于入射光的延長(zhǎng)線上；一束第一出射光經(jīng)第三雙折射棱鏡113和第四雙折射棱鏡114在xy平面內(nèi)角剪切成兩束第三出射光，兩束第三出射光的延長(zhǎng)線會(huì)聚于面陣探測(cè)器12的感光面上，且會(huì)聚點(diǎn)處于入射光的延長(zhǎng)線上。一束入射光射入第一雙折射棱鏡111后，在yz平面內(nèi)被角剪切成兩束正交偏振出射光，且偏振方向分別位于yz和xz平面內(nèi)；兩束出射光經(jīng)過(guò)第一半波板115后其偏振方向互換，接著直接進(jìn)入第二雙折射棱鏡112，不發(fā)生分束，只發(fā)生折射現(xiàn)象；然后兩束出射光的偏振方向被第二半波板116旋轉(zhuǎn)45度；其中一束出射光進(jìn)入第三雙折射棱鏡113后，在xz平面內(nèi)被角剪切成兩束正交偏振第一出射光，且偏振方向分別位于xz和yz平面內(nèi)，兩束第一出射光經(jīng)第三半波板117后偏振方向互換，接著直接進(jìn)入第四雙折射棱鏡114，不發(fā)生分束，只發(fā)生折射現(xiàn)象；另一束出射光進(jìn)入第三雙折射棱鏡113后，在xz平面內(nèi)被角剪切成兩束正交偏振第二出射光，且偏振方向分別位于xz和yz平面內(nèi)，兩束第二出射光經(jīng)第三半波板117后偏振方向互換，接著直接進(jìn)入第四雙折射棱鏡114，不發(fā)生分束，只發(fā)生折射現(xiàn)象；最后從第四雙折射棱鏡114出射四束偏振方向兩兩正交的偏振光，且偏振方向與線偏振片118的透振方向成正負(fù)45角；四束光經(jīng)線偏振片118歸一化偏振方向后，在面陣探測(cè)器12的感光面上會(huì)聚于同一點(diǎn)，且該點(diǎn)處在入射光束的延長(zhǎng)線上；四束光互相疊加干涉，形成四光束干涉條紋。當(dāng)前第1頁(yè)12當(dāng)前第1頁(yè)12