基于双折射偏振干涉的高光谱成像装置及方法与流程

本发明属于光谱成像技术领域，涉及基于双折射偏振干涉原理的高光谱成像装置及方法，可用于物体的成像式光谱分析、自由空间光束或光纤导入光束的光谱分析，结合偏振调制技术还可以用于待测目标的光谱和偏振特性分析。

背景技术：

高光谱成像技术将成像技术与光谱技术结合在一起，在获取待测目标的二维空间信息的同时，也获得了精细的光谱信息，该技术的核心意义在于对可见光和红外辐射的细分成像，为物质的特性分析提供一种有效的判定手段，在食品安全、药品检测、生物医疗、农业生产、环境检测、生态监测、材料检测、化学分析、刑事侦查、文物修复、资源勘探等领域具有很大的应用潜力。

干涉型高光谱成像技术由于其优异的光通量、光谱分辨率和空间分辨率特性，在众多的光谱成像技术中占有重要位置。目前的干涉型高光谱成像技术主要采用了Michelson、Sagnac、Mach-Zehnder、Fabry–Pérot干涉成像技术，以及以Wollaston和Savart棱镜为主的双折射偏振干涉成像技术。而基于双折射偏振干涉技术的高光谱成像仪具有结构简单、体积紧凑的优点，在实际应用中具有很大潜力。其中，基于Wollaston棱镜的方法需要两个Wollaston棱镜组合成横向剪切分束器，参见A.R.Harvey,D.W.Fletcher-Holmes.Birefringent Fourier-transform imaging spectrometer.Optics Express,2004,12(22):5368-5374。但在实际加工和装调中，难以保证两个Wollaston棱镜的结构参数完全相同。因此，当入射光束经过它们之后，被剪切开来的两束光束难以保持相同的出射方向，导致干涉条纹信号的混叠和调制度降低，影响复原光谱的精度。

为了解决这一问题，一方面需要提高Wollaston棱镜的加工工艺水平，另一方面需要提高Wollaston棱镜的结构支撑精度和稳定性。然而，这两方面的技术途径却增加了系统的复杂度和制造成本。

技术实现要素：

本发明要解决的问题是：为了解决高光谱成像装置的复杂度和稳定性问题，提出一种将单个Wollaston棱镜和角锥反射体组合成横向剪切分束器的高光谱成像装置及方法。 在光路中加入偏振调制组件，能同时实现待测目标的光谱和偏振特性测量。在系统前端放置散射片，能以扫描方式或静态方式测量自由空间光束或光纤导入光束的光谱和偏振特性。

本发明的技术方案为：基于双折射偏振干涉的高光谱成像装置，包括沿入射光方向依次放置的偏振分束器、半波片、Wollaston棱镜和角锥反射体，以及在出射光路上依次设置的成像物镜和探测器，偏振分束器、半波片、Wollaston棱镜和角锥反射体共中心轴，称为第一光轴，成像物镜和探测器共中心轴，称为第二光轴；偏振分束器的透振方向与Wollaston棱镜的其中一片楔板的晶体光轴方向相同，并且垂直于第一光轴，平行于第二光轴；半波片的快轴与偏振分束器的透振方向夹角为22.5°或67.5°，且半波片的快轴垂直于第一光轴；角锥反射体的三个反射面与第一光轴的夹角相同；Wollaston棱镜和角锥反射体组成横向剪切分束器，用于入射光束的横向剪切。

偏振分束器为偏振分光棱镜或偏振分光平片；角锥反射体为角锥棱镜或中空角锥反射器。

作为第一种改进，沿入射光方向，在偏振分束器前还依次设有第一相位延迟器和第二相位延迟器，第一相位延迟器和第二相位延迟器的快轴均垂直于第一光轴。

作为第二种改进，沿入射光方向，在偏振分束器前还依次设有第一铁电液晶、第一相位延迟片、第二铁电液晶和第二相位延迟片，第一铁电液晶、第一相位延迟片、第二铁电液晶和第二相位延迟片的快轴均垂直于第一光轴。

作为第三种改进，沿入射光方向，在偏振分束器前还依次设有前置成像物镜、视场光阑和准直物镜，视场光阑位于前置成像物镜的像面处，准直物镜的物方焦平面与前置成像物镜的像面重合。

第三种改进方案可分别与第一和第二种改进方案结合得到第四、第五种改进方案。

作为第六种改进，沿入射光方向，在偏振分束器前还设有散射片，散射片垂直于第一光轴。

第六种改进方案可分别与第一至第五种改进方案结合得到新的改进方案。

本发明基于双折射偏振干涉的高光谱成像装置的成像方法，包括以下步骤

第一步，来自目标的入射光束进入偏振分束器，偏振分束器把入射光分解成垂直于入射面振动的反射线偏振光和平行于入射面振动的透射线偏振光；

第二步，透射线偏振光经过半波片后偏振方向旋转45°，与Wollaston棱镜的光轴夹角为45°；

第三步，线偏振光经过Wollaston棱镜后被分解为两束强度相等、振动方向互相垂直、出射方向分开的线偏振光；

第四步，两束线偏振光入射到角锥反射体后，各自以平行于入射方向反射至Wollaston棱镜；

第五步，两束线偏振光再次经过Wollaston棱镜后，变成两束出射方向互相平行、振动方向互相垂直、且相间隔的线偏振光；

第六步，两束平行的线偏振光经过半波片后，偏振方向均旋转45°，并再次进入偏振分束器；

第七步，两束线偏振光经过偏振分束器后，垂直于入射面振动的线偏振光分量被反射，该反射光经过成像物镜后会聚于探测器靶面上产生干涉，进而由探测器获得目标的干涉图像信息，最后经过傅里叶变换处理后即复原出目标的光谱信息。

在此基础上，成像装置具有四种内置式的干涉扫描方式：

第一种，旋转Wollaston棱镜和角锥反射体，旋转轴垂直于成像装置底座平面；

第二种，平移Wollaston棱镜，平移方向垂直于第一光轴，并且平行于成像装置底座平面；

第三种，平移角锥反射体，平移方向垂直于第一光轴，并且平行于成像装置底座平面；

第四种，旋转角锥反射体，旋转轴平行于第一光轴，角锥反射体的顶点与旋转轴具有间隔，即角锥反射体是离轴旋转的；

采用这四种干涉扫描方式，对应的光学元件每旋转一个角度或平移一个距离，探测器采集一次干涉信息；当扫描完成后获得一个干涉图像序列，对每个像素位置依次提取每帧图像相同位置上的图像数据，即可组成一个完整的干涉信号数据，对该干涉信号数据进行光谱复原处理即得到该像素位置的光谱信息。

上述第一种改进方案所述的高光谱成像装置的成像方法一种为：第一相位延迟器和第二相位延迟器为双折射晶体时，入射光经过这两个相位延迟器以及后续的光学器件后，在探测器靶面上产生干涉；第一相位延迟器和第二相位延迟器将入射光的斯托克斯分量信息调制到不同的波数上，在每步干涉扫描获取的干涉图像中有七组分离开的干涉信号；经过成像装置的干涉扫描后得到一个干涉图像序列，对每个像素位置依次提取每帧图像相同位置上的图像数据，得到一个具有七组分离开的干涉信号，分别截取每组干涉信号进行独立光谱复原，即可获得该像素位置处的在每个斯托克斯分量上的光谱信 息。

上述第一种改进方案所述的高光谱成像装置的成像方法另一种为：第一相位延迟器和第二相位延迟器为液晶可变相位延迟器时，改变相位延迟器的控制电压值能够改变相位延迟量；每个相位延迟器设置两个输入电压值，即共有四组相位延迟量的组合形式；当成像装置进行每一步干涉扫描时，每个相位延迟器改变两次电压值，即每步干涉扫描时入射光经过四组相位延迟量的调制；经过干涉扫描后得到四个对应于不同相位延迟量组合的干涉图像序列；对每个干涉图像序列中的每个像素位置，依次提取每帧图像相同位置上的图像数据，得到一个完整的干涉信号数据，对该干涉信号数据进行光谱复原处理即可得到该像素位置的光谱信息，再由四组光谱信息获得该像素位置处的在每个斯托克斯分量上的光谱信息。

上述第二种改进方案所述的高光谱成像装置的成像方法为：铁电液晶在输入电压的控制下，快轴的角度变化只有0°和45°两种状态，两个铁电液晶组合起来共有四组快轴角度变化的形式；当成像装置进行每一步干涉扫描时，每个铁电液晶的快轴角度改变两次，即每步干涉扫描时入射光经过四组快轴角度状态的调制；经过干涉扫描后得到四个对应于不同快轴角度组合的干涉图像序列；对每个干涉图像序列中的每个像素位置，依次提取每帧图像相同位置上的图像数据，得到一个完整的干涉信号数据，对该干涉信号数据进行光谱复原处理即可得到该像素位置的光谱信息，再由四组光谱信息获得该像素位置处的在每个斯托克斯分量上的光谱信息。

上述第三种改进方案所述的高光谱成像装置的成像方法为：前置成像物镜为定焦成像物镜、变焦成像物镜或显微物镜，来自近场目标的入射光经过前置成像物镜、视场光阑和准直物镜后变成准直的出射光，视场光阑用于限制前置成像物镜的像面形状和尺寸，抑制杂散光。

上述第六种改进方案所述的高光谱成像装置的成像方法为：自由空间光束或光纤导入光束经过散射片后，光束产生各个方向的透射，相当于光束被转换成放置于无限远的均匀漫射光源，这些透射光束经过后续的光学元件后在探测器靶面上产生干涉；采用内置式干涉扫描方式，或采用单帧成像方式，获取光束的干涉信号；采用单帧成像方式时，提取图像中行方向上的数据组成干涉信号数据，对该干涉信号数据进行光谱复原后得到光束的光谱信息。

根据第一、二、三、六种改进方案的描述，本领域技术人员可推导得到它们的结合方案的成像方法。

针对现有技术存在的问题，本发明提出一种基于单个Wollaston棱镜的高光谱成像装置及方法，其创新在于首次将单个Wollaston棱镜和角锥反射体组合成横向剪切分束器，解决双折射横向剪切分束器的加工和装调问题，降低成像装置的复杂度与制造成本，并且提高稳定性和复原光谱的精度。在此基础上，本发明采用偏振调制的思想，在成像装置中加入偏振调制组件获取待测目标的光谱和偏振图像信息。此外，本发明还采用虚拟无限远干涉成像的思想，在成像装置的前端放置散射片实现自由空间光束或光纤导入光束的光谱和偏振特性测量。

本发明提出的高光谱成像装置及方法可为低复杂度、高稳定性、轻小型化、多功能化的高光谱成像仪器提供一种有效的技术途径，对比现有技术具有以下显著优点：

1.将单个Wollaston棱镜和角锥反射体组合成横向剪切分束器，降低横向剪切分束器的加工和装校难度，增加稳定性，提高复原光谱的精度，并且还能降低成像装置的制造成本。

2.采用Wollaston棱镜和角锥反射体组合成的横向剪切分束器，便于横向剪切量的调整，提高成像装置的装调效率，有利于批量化生产。

3.采用角锥反射体旋转扫描的方式，有效解决棱镜平移方式产生的运动倾斜问题，容易实现高速扫描成像，并且能减小干涉扫描组件的复杂度和体积，有利于成像装置的轻小型化。

4.目标光束经过偏振分束器后所反射的线偏振光可以被用来进行直接成像，为成像装置提供了一种同时进行高分辨率成像的可行性，适合用于显微成像的应用场合。

5.在光路中加入偏振调制组件，能同时实现待测目标的光谱和偏振特性测量，具有高通量、高空间分辨率、高光谱分辨率的优点。

6.在成像装置前端放置散射片，能以大口径的通光方式测量自由空间光束或光纤导入光束的光谱和偏振特性，具有宽视场和高通量的优点。

7.采用画幅式干涉成像的方式，一方面，全口径通光能够实现高通量成像，提高复原图谱的信噪比；另一方面，由于没有像面狭缝结构，能够实现更高的空间分辨率；而且，画幅式的成像方式能够实现更加直观的图像预览，便于取景、对焦和光强控制。

8.采用内置式干涉扫描的方式，一方面，能够有效增大采样信号的动态范围，提高复原图谱的信噪比；另一方面，能够扩大光程扫描范围，获得更高的光谱分辨率；而且，不需要额外的外置扫描云台，实现结构的一体化和轻小型化，适合实验室和野外等场合的携带式应用。

附图说明

图1为本发明的远场高光谱成像装置示意图。

图2为本发明的高光谱成像装置的横向剪切器分束器旋转扫描示意图。

图3为本发明的高光谱成像装置的Wollaston棱镜平移扫描示意图。

图4为本发明的高光谱成像装置的角锥反射体平移扫描示意图。

图5为本发明的高光谱成像装置的角锥反射体旋转扫描示意图。

图6为本发明的采用相位延迟器偏振调制的远场高光谱成像装置示意图。

图7为本发明的采用铁电液晶偏振调制的远场高光谱成像装置示意图。

图8为本发明的近场高光谱成像装置示意图。

图9为本发明的采用相位延迟器偏振调制的近场高光谱成像装置示意图。

图10为本发明的采用铁电液晶偏振调制的近场高光谱成像装置示意图。

图11为本发明的点式光谱测量装置一示意图。

图12为本发明的采用相位延迟器偏振调制的点式光谱测量装置一示意图。

图13为本发明的采用铁电液晶偏振调制的点式光谱测量装置一示意图。

图14为本发明的点式光谱测量装置二示意图。

图15为本发明的采用相位延迟器偏振调制的点式光谱测量装置二示意图。

图16为本发明的采用铁电液晶偏振调制的点式光谱测量装置二示意图。

图中，1-偏振分束器、2-半波片、3-Wollaston棱镜、4-角锥反射体、5-成像物镜、6-探测器、7-第一相位延迟器、8-第二相位延迟器、9-第一铁电液晶、10-第一相位延迟片、11-第二铁电液晶、12第二相位延迟片、13-前置成像物镜、14-视场光阑、15-准直物镜、16-散射片。

具体实施方式

本发明提出一种将单个Wollaston棱镜和角锥反射体组合成横向剪切分束器的高光谱成像装置及方法。在光路中加入偏振调制组件，能同时实现待测目标的光谱和偏振特性测量。在成像装置前端放置散射片，能以扫描方式或静态方式测量自由空间光束或光纤导入光束的光谱和偏振特性。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

本实施例基于图1所示的高光谱成像装置，包括沿入射光方向依次放置的偏振分束 器1、半波片2、Wollaston棱镜3和角锥反射体4，以及在出射光路上依次设置的成像物镜5和探测器6，偏振分束器1、半波片2、Wollaston棱镜3和角锥反射体4共中心轴，称为第一光轴，成像物镜5和探测器6共中心轴，称为第二光轴；偏振分束器1的透振方向与Wollaston棱镜3的其中一片楔板的晶体光轴方向相同，并且垂直于第一光轴，平行于第二光轴；半波片2的快轴与偏振分束器1的透振方向夹角为22.5°或67.5°，且半波片2的快轴垂直于第一光轴；角锥反射体4的三个反射面与第一光轴的夹角相同；Wollaston棱镜3和角锥反射体4组成横向剪切分束器，实现入射光束的横向剪切作用。

对目标进行高光谱成像的过程主要包括以下步骤：

第一步，来自远场目标的入射光束进入偏振分束器1，偏振分束器1把入射光分解成垂直于入射面振动的反射线偏振光和平行于入射面振动的透射线偏振光；

第二步，透射线偏振光经过半波片2后偏振方向旋转45°，与Wollaston棱镜3的光轴夹角为45°；

第三步，线偏振光经过Wollaston棱镜3后被分解为两束强度相等、振动方向互相垂直、出射方向分开的线偏振光；

第四步，两束线偏振光入射到角锥反射体4后，各自以平行于入射方向反射至Wollaston棱镜3；

第五步，两束线偏振光再次经过Wollaston棱镜3后，变成两束出射方向互相平行、振动方向互相垂直、且相间隔的线偏振光；

第六步，两束平行的线偏振光经过半波片2后，偏振方向均旋转45°，并再次进入偏振分束器1；

第七步，两束线偏振光经过偏振分束器1后，垂直于入射面振动的线偏振光分量被反射，该反射光经过成像物镜5后会聚于探测器6靶面上产生干涉，进而由探测器6获得目标的干涉图像信息。该图像同时具有目标的空间结构特征和干涉条纹特征，其成像方式是一种画幅式的干涉成像方式。

如图2、图3、图4和图5所示，对目标进行高光谱成像的内置式扫描方式主要包括以下四种：第一种，旋转Wollaston棱镜3和角锥反射体4，旋转轴垂直于成像装置底座平面；第二种，平移Wollaston棱镜3，平移方向垂直于第一光轴，并且平行于成像装置底座平面；第三种，平移角锥反射体4，平移方向垂直于第一光轴，并且平行于成像装置底座平面；第四种，旋转角锥反射体4，旋转轴平行于第一光轴，角锥反射体4的顶点与旋转轴具有间隔，即角锥反射体4是离轴旋转的；采用这四种干涉扫描方式， 扫描器件每旋转一个角度或平移一个距离，探测器6采集一次干涉信息；当扫描完成后获得一个干涉图像序列，对每个像素位置依次提取每帧图像相同位置上的图像数据，即可组成一个完整的干涉信号数据，对该干涉信号数据进行光谱复原处理即可得到该像素位置的光谱信息。

实施例2

本实施例基于图6所示的高光谱成像装置，在实施例1的基础上，沿入射光方向，在偏振分束器1前依次放置第一相位延迟器7和第二相位延迟器8；第一相位延迟器7和第二相位延迟器8的快轴均垂直于第一光轴；其余光学器件的放置要求与实施例1相同。

第一相位延迟器7和第二相位延迟器8可以同时为双折射晶体，或同时为液晶可变相位延迟器。

第一相位延迟器7和第二相位延迟器8为双折射晶体时，两者的晶体厚度比例为1:2，两者的快轴夹角为45°，并且第一相位延迟器7的快轴与偏振分束器1的透振方向平行；入射光经过这两个相位延迟器，以及后续的光学器件后在探测器6靶面上产生干涉；第一相位延迟器7和第二相位延迟器8将入射光的斯托克斯分量信息调制到不同的波数上，在每步干涉扫描获取的干涉图像中有七组分离开的干涉信号；经过系统的干涉扫描后得到一个干涉图像序列，对每个像素位置依次提取每帧图像相同位置上的图像数据，得到一个具有七组分离开的干涉信号，分别截取每组干涉信号进行独立光谱复原，即可获得该像素位置处的在每个斯托克斯分量上的光谱信息。

第一相位延迟器7和第二相位延迟器8为液晶可变相位延迟器时，第一相位延迟器7的快轴与偏振分束器1的透振方向的夹角为45°，第二相位延迟器8的快轴与偏振分束器1的透振方向的夹角为22.5°；相位延迟器的控制电压值发生改变时，相位延迟量也跟随产生变化；每个相位延迟器设置两个输入电压值，所对应的相位延迟量分别为0和π/2，即两个相位延迟器共有四组相位延迟量的组合形式：(0,0)、(0,π/2)、(π/2,0)、(π/2,π/2)；当系统每进行一步干涉扫描时，每个相位延迟器改变0和π/2的两次相位延迟量，即每步干涉扫描时入射光经过四组相位延迟量的调制，并获得四幅干涉图像；经过系统的干涉扫描后得到四个对应于不同相位延迟量组合的干涉图像序列；对每个干涉图像序列中的每个像素位置，依次提取每帧图像相同位置上的图像数据，得到一个完整的干涉信号数据，对该干涉信号数据进行光谱复原处理即可得到该像素位置的光谱信息，再由四组光谱信息获得该像素位置处的在每个斯托克斯分量上的光谱信息。

本实施例在实施例1的基础上，加入偏振调制组件，能够实现远场目标的高光谱和全偏振成像。

实施例3

本实施例基于图7所示的高光谱成像装置，在实施例1的基础上，沿入射光方向，在偏振分束器1前依次放置第一铁电液晶9、第一相位延迟片10、第二铁电液晶11和第二相位延迟片12，第一铁电液晶9、第一相位延迟片10、第二铁电液晶11和第二相位延迟片12的快轴均垂直于第一光轴；其余光学器件的放置要求与实施例1相同。

第一铁电液晶9在波长510nm时的光程延迟量为298nm，快轴与偏振分束器1的透振方向的夹角为90°；第一相位延迟片10在波长465nm时的光程延迟量为416nm，快轴与偏振分束器1的透振方向的夹角为3.5°；第二铁电液晶11在波长510nm时的光程延迟量为260nm，快轴与偏振分束器1的透振方向的夹角为93°；第二相位延迟片12在波长465nm时的光程延迟量为409nm，快轴与偏振分束器1的透振方向的夹角为20°。

第一铁电液晶9和第二铁电液晶11在输入电压的控制下，快轴的角度变化只有0°和45°两种状态，两个铁电液晶组合起来共有四组快轴角度变化的形式；当系统每进行一步干涉扫描时，每个铁电液晶的快轴角度改变两次，即每步干涉扫描时入射光经过四组快轴角度状态的调制，并获得四幅干涉图像；经过系统的干涉扫描后得到四个对应于不同快轴角度组合的干涉图像序列；对每个干涉图像序列中的每个像素位置，依次提取每帧图像相同位置上的图像数据，得到一个完整的干涉信号数据，对该干涉信号数据进行光谱复原处理即可得到该像素位置的光谱信息，再由四组光谱信息获得该像素位置处的在每个斯托克斯分量上的光谱信息。

本实施例在实施例1的基础上，加入偏振调制组件，能够实现远场目标的高光谱和全偏振成像。

实施例4

本实施例基于图8所示的高光谱成像装置，在实施例1的基础上，沿入射光方向在偏振分束器1前依次放置前置成像物镜13、视场光阑14和准直物镜15；视场光阑14位于前置成像物镜13的像面处，准直物镜15的物方焦平面与前置成像物镜13的像面重合；其余光学器件的放置要求与实施例1相同。

前置成像物镜13为定焦成像物镜、变焦成像物镜或显微物镜，来自近场目标的入射光经过前置成像物镜13、视场光阑14和准直物镜15后变成准直的出射光，视场光阑 14能够限制前置成像物镜13的像面形状和尺寸，具有抑制杂散光的作用。

本实施例在实施例1的基础上，加入前置成像物镜13、视场光阑14和准直物镜15，能够实现近场目标的高光谱成像。

实施例5

本实施例基于图9所示的高光谱成像装置，是实施例2和实施例4的结合，沿入射光方向在第一相位延迟器7前依次放置前置成像物镜13、视场光阑14和准直物镜15，；光学器件的放置要求与实施例2和实施例4相同。

本实施例在实施例2的基础上，加入前置成像物镜13、视场光阑14和准直物镜15，能够实现近场目标的高光谱和全偏振成像。

实施例6

本实施例基于图10所示的高光谱成像装置，是实施例3和实施例4的结合，沿入射光方向在第一铁电液晶9前依次放置前置成像物镜13、视场光阑14和准直物镜15，光学器件的放置要求与实施例3和实施例4相同。

本实施例在实施例3的基础上，加入前置成像物镜13、视场光阑14和准直物镜15，能够实现近场目标的高光谱和全偏振成像。

实施例7

本实施例基于图11所示的高光谱成像装置，在实施例1的基础上，沿入射光方向在偏振分束器1前放置散射片16，散射片16垂直于第一光轴；其余光学器件的放置要求与实施例1相同。

自由空间光束或光纤导入光束经过散射片16后，光束产生各个方向的透射，相当于光束被转换成放置于无限远的均匀漫射光源，这些透射光束经过后续的光学元件后在探测器6靶面上产生干涉，该成像方式是一种虚拟无限远的干涉成像方式；为了获取光束的干涉信号，可以采用上述的四种内置式的干涉扫描方式，也可以采用单帧成像方式；采用单帧成像方式时，提取图像中行方向上的数据即可组成干涉信号数据，对该干涉信号数据进行光谱复原后即可得到光束的光谱信息。

本实施例在实施例1的基础上，加入散射片16，能够实现自由空间光束或光纤导入光束的光谱特性测量。

实施例8

本实施例基于图12所示的高光谱成像装置，是实施例2和实施例7的结合，沿入射光方向，在第一相位延迟器7前放置散射片16，各光学器件的放置要求与实施例2 和实施例7相同。

本实施例在实施例2的基础上，加入散射片16，能够实现自由空间光束或光纤导入光束的光谱和偏振特性测量。

实施例9

本实施例基于图13所示的高光谱成像装置，是实施例3和实施例7的结合，沿入射光方向，在第一铁电液晶9前放置散射片16，各光学器件的放置要求与实施例3和实施例7相同。

本实施例在实施例3的基础上，加入散射片16，能够实现自由空间光束或光纤导入光束的光谱和偏振特性测量。

实施例10

本实施例基于图14所示的高光谱成像装置，是实施例4和实施例7的结合，沿入射光方向，在前置成像物镜13前放置散射片16，各光学器件的放置要求与实施例4和实施例7相同。

本实施例在实施例4的基础上，加入散射片16，能够实现自由空间光束或光纤导入光束的光谱和偏振特性测量。

实施例11

本实施例基于图15所示的高光谱成像装置，是实施例5和实施例7的结合，沿入射光方向，在前置成像物镜13前放置散射片16，各光学器件的放置要求与实施例5和实施例7相同。

本实施例在实施例5的基础上，加入散射片16，能够实现自由空间光束或光纤导入光束的光谱和偏振特性测量。

实施例12

本实施例基于图16所示的高光谱成像装置，是实施例6和实施例7的结合，沿入射光方向，在前置成像物镜13前放置散射片16，各光学器件的放置要求与实施例6和实施例7相同。

本实施例在实施例6的基础上，加入散射片16，能够实现自由空间光束或光纤导入光束的光谱和偏振特性测量。