CN107356337B - 紧凑微型快照式通道调制全偏振成像探测装置及探测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种紧凑微型快照式通道调制全偏振成像探测装置及探测方法，包括沿入射光向依次设置的物镜、全偏振调制模块和面阵探测器；全偏振调制模块包括沿入射光向依次设置的第一双折射棱镜、第一半波片、第二双折射棱镜、第二半波片、第三双折射棱镜、第三半波片、第四双折射棱镜和线偏振片，它们均互相紧贴放置；线偏振片紧贴面阵探测器的感光面放置；面阵探测器的感光面垂直于探测装置光轴并置于物镜的像面位置。本发明采用了组合棱镜分光的全偏振调制模块，快照一帧图像便可得到被测二维目标在某一时刻的经通道调制的干涉强度信息，利用傅里叶解调算法进行处理便可得到全部Stokes偏振参数对应的二维空间偏振图。
Description
技术领域
本发明属于光学遥感探测领域，涉及一种用于偏振辐射探测领域的偏振成像装置，特别涉及一种可实时获取二维空间目标全偏振信息的紧凑微型快照式通道调制全偏振成像探测装置及探测方法。
背景技术
物体反射的电磁波中含有重要偏振遥感信息，不仅能用于去除背景噪声，提供高对比度的表面、形貌、阴影和粗糙度等信息，还可以用于反演目标的尺寸、浓度等物理化学特性。偏振成像是一种同时获取目标空间和偏振信息先进遥感探测技术，对提高目标探测、识别及分类的效率和精准度具有一定潜力，在军事侦察、地球资源普查、环境卫生监测、自然灾害预报、大气探测、天文观测、机器视觉仿生、生物医学诊断等诸多领域都将具有重要的应用价值和前景。全偏振成像技术是一项新型的前沿遥感探测技术，其独特的遥感探测优势已引起国内外重要研究机构的重视。
全偏振成像探测的主要是探测全部Stokes参数(S0、S1、S2、S3)对应的二维图像，进一步推演可以得到偏振度图像和偏振角图像。通常，全偏振成像系统是由全偏振调制模块和成像模块融合而成，全偏振调制模块的工作方式决定着系统的工作特性。按获取二维空间目标全偏振信息的时间分辨率可分为：时序式和快照式两大类【1】。当前，大多数偏振成像技术都采用时序获取方式(如旋转元件型和电调谐元件型)获取二维场景的偏振图像，需要从不同时刻获取的多帧图像数据中提取并重组二维空间目标的偏振图像。根据矢量形式的双向反射分布函数，外场遥感探测中二维空间目标的偏振辐射分布具有时间门和方位角效应。因此时序获取技术的时间分辨率将受限，不适于动态或快速变化目标，大气或周围环境的不稳定性会影响成像质量，需要精确的空间定位系统。
相比之下，快照式偏振成像技术则可以实时探测目标在特定时刻特定方位角的偏振光谱分布，不仅提高了工作效率，还可有效避免多次测量时因环境变化而带来的影响，确保图偏一致。快照式偏振成像又可分为：多光路和单光路两种。多光路包括分振幅【2，3】、分孔径【4】、分焦平面【5，6】等工作方式，它们都需要多个并行光路的同时工作；对于分振幅技术来说，图像的空间分辨率可以与探测器保持一致，但是在进行偏振信息反演时，各光路的图像需要进行精密的图像配准工作；鉴于偏振测量的敏感性，配准精度要达到亚像元级别以下方可精确复原目标偏振信息。而对于基于单探测器的分焦平面和分振幅技术而言，不仅需要精密的图像配准工作，而且图像的空间分辨率会随着光路增多而减少。
单光路主要是指通道调制技术，该技术空间分辨率可以与探测器保持一致，快照一帧图像后，利用傅里叶解调算法即可复原二维图像的全部偏振信息。实现该技术的方案主要包括两种：棱镜型和偏光镜型。棱镜型主要是采用两对光轴主截面正交的类沃拉斯顿镜实现单光束分离成四光束【7，8】，然后四束光自聚焦到像面实现四光束干涉。该方案的主要优点是紧凑小型化，棱镜和线偏振器直接贴放在面阵探测器前面，不占用额外的成像空间，直接利用物镜即可实现目标偏振图像的捕捉。其主要缺点是棱镜会产生光束的分散和偏离现象【9】，导致四束光在大程差时不能聚焦于同一像元，限制该技术难以实现高空间分辨率的偏振成像。为了克服该缺陷，日本学者随后提出了利用萨瓦尔偏光镜的四光束分离方法【10，11】，主要是将偏光镜置于物镜和成像镜之间，以避免光束分离和偏离的影响。此后有学者提出利用偏振光栅替代偏光镜的功能【12，13】。但是该系列技术需要成像和准直镜组合，系统尺寸随之增加，而且受环境变化因素影响较大。
参考文献：
【1】J.S.Tyo,D.L.Goldstein,D.B.Chenault,and J.A.Shaw,"Review of passiveimaging polarimetry for remote sensing applications,"Appl.Opt.45,5453-5469(2006).
【2】中国发明专利申请，“一种实现全斯托克斯偏振成像的分束器”，申请号：201310723857.1.
【3】中国发明专利申请，“一种六通道分振幅高速斯托克斯偏振仪及其参数测量方法”，申请号：201610910832.6.
【4】中国发明专利申请，“快照式全偏振成像探测装置”，授权公告号：CN103698014 B
【5】G.Myhre,W.-L.Hsu,A.Peinado,C.LaCasse,N.Brock,R.A.Chipman,andS.Pau,"Liquid crystal polymer full-stokes division of focal planepolarimeter,"Opt.Express 20,27393-27409(2012).
【6】W.-L.Hsu,G.Myhre,K.Balakrishnan,N.Brock,M.Ibn-Elhaj,and S.Pau,"Full-Stokes imaging polarimeter using an array of elliptical polarizer,"Opt.Express 22,3063-3074(2014).
【7】美国发明专利，“IMAGING POLARIMETRY”，美国专利号：US 7,336,360 B2.
【8】K.Oka and T.Kaneko,"Compact complete imaging polarimeter usingbirefringent wedge prisms,"Opt.Express 11,1510-1519(2003).
【9】H.Luo,K.Oka,N.Hagen,T.Tkaczyk,and E.L.Dereniak,"Modeling andoptimization for a prismatic snapshot imaging polarimeter,"Appl.Opt.45,8400-8409(2006).
【10】美国发明专利，“COMPACT SNAPSHOT POLARIMETRY CAMERA”，美国专利号：US2010/0271475 A1.
【11】K.Oka and N.Saito,"Snapshot complete imaging polarimeter usingSavart plates,"Proc.SPIE 6295,629508(2006).
【12】美国发明专利，“White light Sagnac interferometer polarimeters”，美国专利号：US9074993 B2.
【13】美国发明专利，“White light achromatic grating imagingpolarimeter”，美国专利号：US9068928 B2.
发明内容
本发明的目的在于提供一种快照式全偏振成像测装置，其利用通道偏振调制的优势，实现二维空间目标偏振辐射信息的高空间分辨率实时成像，不存在时差和方位角变化引起的信息失配等问题，不受环境变化因素影响。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
紧凑微型快照式通道调制全偏振成像探测装置，包括沿入射光向依次设置的物镜、全偏振调制模块和面阵探测器；全偏振调制模块包括沿入射光向依次设置的第一双折射棱镜、第一半波片、第二双折射棱镜、第二半波片、第三双折射棱镜、第三半波片、第四双折射棱镜和线偏振片，它们均互相紧贴放置；线偏振片紧贴面阵探测器的感光面放置；面阵探测器的感光面垂直于探测装置光轴并置于物镜的像面位置；面阵探测器与数据采集处理系统相连接。
进一步的，探测装置光轴水平设置，z轴平行于光轴，且z轴正方向由物镜指向面阵探测器；y轴正方向竖直向上；x轴垂直于y轴和z轴，x轴、y轴和z轴构成正交坐标系且符合右手定则；第一双折射棱镜和第二双折射棱镜的主截面均在yz平面内且为长方形，长边沿y轴方向，短边沿z轴方向；第三双折射棱镜和第四双折射棱镜的主截面均在xz平面内且为长方形，长边沿x轴方向，短边沿z轴方向；第一双折射棱镜和第二双折射棱镜的双折射材料相同且中心总厚度相同，第三双折射棱镜和第四双折射棱镜的双折射材料相同且中心总厚度相同。
进一步的，第一双折射棱镜由第一楔形棱镜和第二楔形棱镜组成；第二双折射棱镜由第三楔形棱镜和第四楔形棱镜组成；第三双折射棱镜由第五楔形棱镜和第六楔形棱镜组成；第四双折射棱镜由第七楔形棱镜和第八楔形棱镜组成；第一楔形棱镜和第四楔形棱镜的中心厚度相同，沿y轴正向变窄，沿y轴负向变宽；第二楔形棱镜和第三楔形棱镜的中心厚度相同，沿y轴正向变宽，沿y轴负向变窄；第五楔形棱镜和第八楔形棱镜的中心厚度相同，沿x轴正向变窄，沿x轴负向变宽；第六楔形棱镜和第七楔形棱镜的中心厚度相同，沿x轴正向变窄，沿x轴负向变宽。
进一步的，第一楔形棱镜和第三楔形棱镜的快轴均在主截面yz平面内与y轴成大小相等方向相反的夹角；第二楔形棱镜和第四楔形棱镜的快轴均在xz平面内与x轴平行；第五楔形棱镜和第七楔形棱镜的快轴均在主截面xz平面内与x轴成大小相等方向相反的夹角；第六楔形棱镜和第八楔形棱镜的快轴均在yz平面内与y轴平行。
进一步的，第一半波板和第三半波板的快慢轴位于xy平面内，它们的快轴均与x轴成45°夹角；第二半波板的快慢轴位于xy平面内，它的快轴与x轴成22.5°夹角；线偏振片的透振方向位于xy平面内，与x轴成45°夹角。
进一步的，去除第二半波板后，将第三双折射棱镜的快轴方向、第三半波板的快慢轴方向、第四双折射棱镜的快轴方向和线偏振片的透振方向整体以探测装置光轴为旋转轴旋转45度。
紧凑微型快照式通道调制全偏振成像探测装置的探测方法，包括以下步骤：
二维空间目标发出的光依次进入物镜、全偏振调制模块、最终到达面阵探测器，数据采集处理系统控制面阵探测器快照一帧图像，得到被测二维目标在某一时刻的经偏振调制后的干涉强度信息，然后数据采集处理系统利用傅里叶变换解调算法重构全部Stokes偏振参数对应的二维空间图像。
进一步的，一束光射入全偏振调制模块被分成四束光，四束光会聚在面阵探测器的感光面上同一点，且该点处在入射光束的延长线上.
进一步的，一束入射光经第一双折射棱镜和第二双折射棱镜在yz平面内角剪成两束第一出射光，两束第一出射光的延长线会聚于面阵探测器的感光面上，且会聚点处于入射光的延长线上；其中一束第一出射光经第三双折射棱镜和第四双折射棱镜在xy平面内角剪切成两束第二出射光，两束第二出射光的延长线会聚于面阵探测器的感光面上，且会聚点处于入射光的延长线上；另一束第一出射光经第三双折射棱镜和第四双折射棱镜在xy平面内角剪切成两束第三出射光，两束第三出射光的延长线会聚于面阵探测器的感光面上；最终两束第二出射光和两束第三出射光会聚于同一点，且该点处在入射光束的延长线上。
进一步的，一束入射光射入第一双折射棱镜后，在yz平面内被角剪切成两束正交偏振出射光，且偏振方向分别位于yz和xz平面内；两束出射光经过第一半波板后其偏振方向互换，接着直接进入第二双折射棱镜，不发生分束，只发生折射现象；然后两束出射光的偏振方向被第二半波板旋转45度；其中一束出射光进入第三双折射棱镜后，在xz平面内被角剪切成两束正交偏振第一出射光，且偏振方向分别位于xz和yz平面内，两束第一出射光经第三半波板后偏振方向互换，接着直接进入第四双折射棱镜，不发生分束，只发生折射现象；另一束出射光进入第三双折射棱镜后，在xz平面内被角剪切成两束正交偏振第二出射光，且偏振方向分别位于xz和yz平面内，两束第二出射光经第三半波板后偏振方向互换，接着直接进入第四双折射棱镜，不发生分束，只发生折射现象；最后从第四双折射棱镜出射四束偏振方向两两正交的偏振光，且偏振方向与线偏振片的透振方向成正负45角；四束光经线偏振片归一化偏振方向后，在面阵探测器的感光面上会聚于同一点，且该点处在入射光束的延长线上；四束光互相叠加干涉，形成四光束干涉条纹。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：
1、快照二维空间目标的一帧图像，即可得到各目标元的偏振信息，同时保留各目标元的空间信息，时间分辨率高，避免了多次测量时因环境变化而带来的影响，二维空间数据关联有效，工作效率高。
2、棱镜分束的四束光严格自聚焦，可以实现高空间分辨率偏振成像。
本发明由于采用了四个双折射棱镜组成的全偏振调制模块，快照一帧图像便可得到被测目标在某一时刻的全偏振编码干涉强度图像信息，利用傅里叶解调算法进行处理便可得到全部Stokes偏振参数对应的二维空间图像。相对于采用时序获取技术无需旋转、调谐或步进装置及相关精密定位装置，具有时间分辨率高，适于动态或快变目标，可避免抖动噪声和环境变化影响等特点；相对于基于分振幅、分孔径、分焦平面的快照式偏振成像装置而言，该装置无需图像精密配准技术，且空间分辨率可以与探测器保持一致。本发明在天文观测、空间探测、地球遥感、机器视觉及生物医学诊断等领域具有潜在的应用价值。
本发明充分利用棱镜型通道调制的优势，提出一种新型的四光束自聚焦分束方法，从而实现高空间分辨率的偏振成像。
附图说明
图1为本发明紧凑微型快照式通道调制全偏振成像探测装置的结构示意图。
图2是图1中的全偏振调制模块和各子模块，及各棱镜单元的快轴方向、各半波板的快慢轴方向、线偏振片的透振方向示意图。
图3是目标发出的光被图1中物镜聚焦并通过全偏振调制模块的侧视图。
图4是图1中一束光通过全偏振调制模块中各偏振元件主截面的分束过程示意图。
图中，10为物镜、11为全偏振调制模块、12为面阵探测器，13为数据采集处理系统；111为第一双折射棱镜、115为第一半波片、112为第二双折射棱镜、116为第二半波片、113为第三双折射棱镜、117为第三半波片、114为第四双折射棱镜、118为线偏振片、1111为第一楔形棱镜、11112为第二楔形棱镜、1121为第三楔形棱镜、1122为第四楔形棱镜、1131为第五楔形棱镜、1132为第六楔形棱镜、1141为第七楔形棱镜、1142为第八楔形棱镜。
具体实施方式
请参阅图1至图4所示，本发明一种紧凑微型快照式通道调制全偏振成像探测装置，包括沿入射光向依次设置的物镜10、全偏振调制模块11和面阵探测器12。
全偏振调制模块11包括沿入射光向依次设置的第一双折射棱镜111、第一半波片115、第二双折射棱镜112、第二半波片116、第三双折射棱镜113、第三半波片117、第四双折射棱镜114和线偏振片118，它们均互相紧贴放置；线偏振片118紧贴面阵探测器12的感光面放置；面阵探测器12的感光面垂直于探测装置光轴并置于物镜10的像面位置；面阵探测器12与数据采集处理系统13相连接。
请参阅图1所示，探测装置光轴水平设置，z轴平行于光轴，且z轴正方向由物镜10指向面阵探测器12；y轴正方向竖直向上；x轴垂直于y轴和z轴，x轴、y轴和z轴构成正交坐标系且符合右手定则。
第一双折射棱镜111和第二双折射棱镜112的主截面均在yz平面内且为长方形，长边沿y轴方向，短边沿z轴方向；
第三双折射棱镜113和第四双折射棱镜114的主截面均在xz平面内且为长方形，长边沿x轴方向，短边沿z轴方向；
第一双折射棱镜111和第二双折射棱镜112的双折射材料相同且中心总厚度相同，第三双折射棱镜113和第四双折射棱镜114的双折射材料相同且中心总厚度相同。
第一双折射棱镜111由第一楔形棱镜1111和第二楔形棱镜1112组成；第二双折射棱镜112由第三楔形棱镜1121和第四楔形棱镜1122组成；第三双折射棱镜113由第五楔形棱镜1131和第六楔形棱镜1132组成；第四双折射棱镜114由第七楔形棱镜1141和第八楔形棱镜1142组成；
第一楔形棱镜1111和第四楔形棱镜1122的中心厚度相同，沿y轴正向变窄，沿y轴负向变宽；
第二楔形棱镜1112和第三楔形棱镜1121的中心厚度相同，沿y轴正向变宽，沿y轴负向变窄；
第五楔形棱镜1131和第八楔形棱镜1142的中心厚度相同，沿x轴正向变窄，沿x轴负向变宽；
第六楔形棱镜1132和第七楔形棱镜1141的中心厚度相同，沿x轴正向变窄，沿x轴负向变宽。
第一楔形棱镜1111和第三楔形棱镜1121的快轴均在主截面yz平面内与y轴成大小相等方向相反的夹角；
第二楔形棱镜1112和第四楔形棱镜1122的快轴均在xz平面内与x轴平行；
第五楔形棱镜1131和第七楔形棱镜1141的快轴均在主截面xz平面内与x轴成大小相等方向相反的夹角；
第六楔形棱镜1132和第八楔形棱镜1142的快轴均在yz平面内与y轴平行。
第一半波板115和第三半波板117的快慢轴位于xy平面内，它们的快轴均与x轴成45°夹角；第二半波板116的快慢轴位于xy平面内，它的快轴与x轴成22.5°夹角；线偏振片118的透振方向位于xy平面内，与x轴成45°夹角。
本发明中，去除第二半波板116后，将第三双折射棱镜113的快轴方向、第三半波板117的快慢轴方向、第四双折射棱镜114的快轴方向和线偏振片118的透振方向整体以探测装置光轴为旋转轴旋转45度，装置功能不变。
请参阅图3和图4所示，本发明一种紧凑微型快照式通道调制全偏振成像探测装置的探测方法，包括以下步骤：二维空间目标发出的光依次进入物镜10、全偏振调制模块11、最终到达面阵探测器12，数据采集处理系统13控制面阵探测器12快照一帧图像，得到被测二维目标在某一时刻的经偏振调制后的干涉强度信息，然后数据采集处理系统13利用傅里叶变换解调算法重构全部Stokes偏振参数对应的二维空间图像。
一束光射入全偏振调制模块11被分成四束光，四束光会聚在面阵探测器12的感光面上同一点，且该点处在入射光束的延长线上。
一束入射光经第一双折射棱镜111和第二双折射棱镜112在yz平面内角剪成两束第一出射光，两束第一出射光的延长线会聚于面阵探测器12的感光面上，且会聚点处于入射光的延长线上；其中一束第一出射光经第三双折射棱镜113和第四双折射棱镜114在xy平面内角剪切成两束第二出射光，两束第二出射光的延长线会聚于面阵探测器12的感光面上，且会聚点处于入射光的延长线上；另一束第一出射光经第三双折射棱镜113和第四双折射棱镜114在xy平面内角剪切成两束第三出射光，两束第三出射光的延长线会聚于面阵探测器12的感光面上；最终两束第二出射光和两束第三出射光会聚于同一点，且该点处在入射光束的延长线上。
一束入射光射入第一双折射棱镜111后，在yz平面内被角剪切成两束正交偏振出射光，且偏振方向分别位于yz和xz平面内；两束出射光经过第一半波板115后其偏振方向互换，接着直接进入第二双折射棱镜112，不发生分束，只发生折射现象；然后两束出射光的偏振方向被第二半波板116旋转45度；其中一束出射光进入第三双折射棱镜113后，在xz平面内被角剪切成两束正交偏振第一出射光，且偏振方向分别位于xz和yz平面内，两束第一出射光经第三半波板117后偏振方向互换，接着直接进入第四双折射棱镜114，不发生分束，只发生折射现象；另一束出射光进入第三双折射棱镜113后，在xz平面内被角剪切成两束正交偏振第二出射光，且偏振方向分别位于xz和yz平面内，两束第二出射光经第三半波板117后偏振方向互换，接着直接进入第四双折射棱镜114，不发生分束，只发生折射现象；最后从第四双折射棱镜114出射四束偏振方向两两正交的偏振光，且偏振方向与线偏振片118的透振方向成正负45角；四束光经线偏振片118归一化偏振方向后，在面阵探测器12的感光面上会聚于同一点，且该点处在入射光束的延长线上；四束光互相叠加干涉，形成四光束干涉条纹。
Claims (9)
1.紧凑微型快照式通道调制全偏振成像探测装置，其特征在于，包括沿入射光向依次设置的物镜(10)、全偏振调制模块(11)和面阵探测器(12)；
全偏振调制模块(11)包括沿入射光向依次设置的第一双折射棱镜(111)、第一半波片(115)、第二双折射棱镜(112)、第二半波片(116)、第三双折射棱镜(113)、第三半波片(117)、第四双折射棱镜(114)和线偏振片(118)，它们均互相紧贴放置；线偏振片(118)紧贴面阵探测器(12)的感光面放置；
面阵探测器(12)的感光面垂直于探测装置光轴并置于物镜(10)的像面位置；面阵探测器(12)与数据采集处理系统(13)相连接；
探测装置光轴水平设置，z轴平行于光轴，且z轴正方向由物镜(10)指向面阵探测器(12)；y轴正方向竖直向上；x轴垂直于y轴和z轴，x轴、y轴和z轴构成正交坐标系且符合右手定则；
第一双折射棱镜(111)和第二双折射棱镜(112)的主截面均在yz平面内且为长方形，长边沿y轴方向，短边沿z轴方向；
第三双折射棱镜(113)和第四双折射棱镜(114)的主截面均在xz平面内且为长方形，长边沿x轴方向，短边沿z轴方向；
第一双折射棱镜(111)和第二双折射棱镜(112)的双折射材料相同且中心总厚度相同，第三双折射棱镜(113)和第四双折射棱镜(114)的双折射材料相同且中心总厚度相同。
2.根据权利要求1所述的紧凑微型快照式通道调制全偏振成像探测装置，其特征在于，第一双折射棱镜(111)由第一楔形棱镜(1111)和第二楔形棱镜(1112)组成；第二双折射棱镜(112)由第三楔形棱镜(1121)和第四楔形棱镜(1122)组成；第三双折射棱镜(113)由第五楔形棱镜(1131)和第六楔形棱镜(1132)组成；第四双折射棱镜(114)由第七楔形棱镜(1141)和第八楔形棱镜(1142)组成；
第一楔形棱镜(1111)和第四楔形棱镜(1122)的中心厚度相同，沿y轴正向变窄，沿y轴负向变宽；
第二楔形棱镜(1112)和第三楔形棱镜(1121)的中心厚度相同，沿y轴正向变宽，沿y轴负向变窄；
第五楔形棱镜(1131)和第八楔形棱镜(1142)的中心厚度相同，沿x轴正向变窄，沿x轴负向变宽；
第六楔形棱镜(1132)和第七楔形棱镜(1141)的中心厚度相同，沿x轴正向变窄，沿x轴负向变宽。
3.根据权利要求2所述的紧凑微型快照式通道调制全偏振成像探测装置，其特征在于，第一楔形棱镜(1111)和第三楔形棱镜(1121)的快轴均在主截面yz平面内与y轴成大小相等方向相反的夹角；
第二楔形棱镜(1112)和第四楔形棱镜(1122)的快轴均在xz平面内与x轴平行；
第五楔形棱镜(1131)和第七楔形棱镜(1141)的快轴均在主截面xz平面内与x轴成大小相等方向相反的夹角；
第六楔形棱镜(1132)和第八楔形棱镜(1142)的快轴均在yz平面内与y轴平行。
4.根据权利要求1所述的紧凑微型快照式通道调制全偏振成像探测装置，其特征在于，第一半波板(115)和第三半波板(117)的快慢轴位于xy平面内，它们的快轴均与x轴成45°夹角；
第二半波板(116)的快慢轴位于xy平面内，它的快轴与x轴成22.5°夹角；
线偏振片(118)的透振方向位于xy平面内，与x轴成45°夹角。
5.根据权利要求1所述的紧凑微型快照式通道调制全偏振成像探测装置，其特征在于，去除第二半波板(116)后，将第三双折射棱镜(113)的快轴方向、第三半波板(117)的快慢轴方向、第四双折射棱镜(114)的快轴方向和线偏振片(118)的透振方向整体以探测装置光轴为旋转轴旋转45度。
6.权利要求1至4中任一项所述的紧凑微型快照式通道调制全偏振成像探测装置的探测方法，其特征在于，包括以下步骤：
二维空间目标发出的光依次进入物镜(10)、全偏振调制模块(11)、最终到达面阵探测器(12)，数据采集处理系统(13)控制面阵探测器(12)快照一帧图像，得到被测二维目标在某一时刻的经偏振调制后的干涉强度信息，然后数据采集处理系统(13)利用傅里叶变换解调算法重构全部Stokes偏振参数对应的二维空间图像。
7.根据权利要求6所述的探测方法，其特征在于，一束光射入全偏振调制模块(11)被分成四束光，四束光会聚在面阵探测器(12)的感光面上同一点，且该点处在入射光束的延长线上。
8.根据权利要求6所述的探测方法，其特征在于，一束入射光经第一双折射棱镜(111)和第二双折射棱镜(112)在yz平面内角剪成两束第一出射光，两束第一出射光的延长线会聚于面阵探测器(12)的感光面上，且会聚点处于入射光的延长线上；
其中一束第一出射光经第三双折射棱镜(113)和第四双折射棱镜(114)在xy平面内角剪切成两束第二出射光，两束第二出射光的延长线会聚于面阵探测器(12)的感光面上，且会聚点处于入射光的延长线上；
另一束第一出射光经第三双折射棱镜(113)和第四双折射棱镜(114)在xy平面内角剪切成两束第三出射光，两束第三出射光的延长线会聚于面阵探测器(12)的感光面上；最终两束第二出射光和两束第三出射光会聚于同一点，且该点处在入射光束的延长线上。
9.根据权利要求6所述的探测方法，其特征在于，一束入射光射入第一双折射棱镜(111)后，在yz平面内被角剪切成两束正交偏振出射光，且偏振方向分别位于yz和xz平面内；两束出射光经过第一半波板(115)后其偏振方向互换，接着直接进入第二双折射棱镜(112)，不发生分束，只发生折射现象；然后两束出射光的偏振方向被第二半波板(116)旋转45度；其中一束出射光进入第三双折射棱镜(113)后，在xz平面内被角剪切成两束正交偏振第一出射光，且偏振方向分别位于xz和yz平面内，两束第一出射光经第三半波板(117)后偏振方向互换，接着直接进入第四双折射棱镜(114)，不发生分束，只发生折射现象；另一束出射光进入第三双折射棱镜(113)后，在xz平面内被角剪切成两束正交偏振第二出射光，且偏振方向分别位于xz和yz平面内，两束第二出射光经第三半波板(117)后偏振方向互换，接着直接进入第四双折射棱镜(114)，不发生分束，只发生折射现象；最后从第四双折射棱镜(114)出射四束偏振方向两两正交的偏振光，且偏振方向与线偏振片(118)的透振方向成正负45角；四束光经线偏振片(118)归一化偏振方向后，在面阵探测器(12)的感光面上会聚于同一点，且该点处在入射光束的延长线上；四束光互相叠加干涉，形成四光束干涉条纹。
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