CN107870041A - 一种不含波片与偏振片的分振幅同时偏振成像系统 - Google Patents

一种不含波片与偏振片的分振幅同时偏振成像系统 Download PDF

Info

Publication number
CN107870041A
CN107870041A CN201711215146.8A CN201711215146A CN107870041A CN 107870041 A CN107870041 A CN 107870041A CN 201711215146 A CN201711215146 A CN 201711215146A CN 107870041 A CN107870041 A CN 107870041A
Authority
CN
China
Prior art keywords
beam splitter
polarization beam
splitter prism
light
polarizer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201711215146.8A
Other languages
English (en)
Inventor
宋茂新
孙晓兵
洪津
孙亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Original Assignee
Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hefei Institutes of Physical Science of CAS filed Critical Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Priority to CN201711215146.8A priority Critical patent/CN107870041A/zh
Publication of CN107870041A publication Critical patent/CN107870041A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J4/00—Measuring polarisation of light
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/283—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)

Abstract

本发明公开一种不含波片与偏振片的分振幅同时偏振成像系统，包括物镜，物镜后方依次设有滤光片、部分偏振分束棱镜，部分偏振分束棱镜的透射光路、反射光路上分别设有线偏振分束棱镜，每个线偏振分束棱镜的透射光路和反射光路上分别设有图像传感器。本发明具有口径大、光谱带宽宽、偏振器件少、成本低等优势。

Description

一种不含波片与偏振片的分振幅同时偏振成像系统
技术领域
本发明涉及偏振成像系统领域，具体是一种不含波片与偏振片的分振幅同时偏振成像系统。
背景技术
偏振与光强、波长、相位构成光学领域的四个最基本物理量，不同的物理量代表了不同的信息类型，并反映物理化学特性的不同方面。偏振信息为不同振动平面的光强，其主要与目标的表面形态、取向及粗糙度等信息相关，能提供与光谱不相关的信息，因此不同研究领域设计实现了各种类型的偏振测量仪器，而偏振成像仪由于能同时提供偏振及几何信息使其在各领域均被作为研究和应用的重点。
偏振成像系统根据偏振测量原理的不同，可分为分时与同时两类，其中分时偏振成像受限于时序效应，不能用于测量目标偏振特性随时间变化的目标，如法国的POLDER。而同时偏振成像又可分为“分孔径”、“分振幅”、“分焦平面”以及“调制型”。“分孔径”通常使用多个平行的光学系统，如美国APS。“分焦平面”主要是在焦平面上使用微偏振片阵列。“调制型”主要是将偏振信息调制在光谱或空间信息上，如SPEX。“分振幅”同时偏振成像系统由于公用一套成像镜头，可采用得分束器件种类多，具有系统差异效应小，配置灵活简单，成本低等优点。而棱镜及膜层具有技术成熟，简单可靠等特点，因此以棱镜作为分束器件的各类同时偏振成像仪被广泛设计和应用。但这些设计通常需要借助波片或者偏振片甚至两者均采用，由于波片为晶体材料，不同波长具有不同的延迟量即色差效用，一方面限制了系统口径，另一方面也限制了系统的光谱带宽。偏振片也存在与波片相似的口径与带宽问题，此外，采用波片或偏振片大大增加了系统复杂性及成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种不含波片与偏振片的分振幅同时偏振成像系统，以解决现有技术采用波片或偏振片的偏振成像系统存在的口径和带宽受限制、系统复杂性和成本高的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种不含波片与偏振片的分振幅同时偏振成像系统，其特征在于：包括物镜，物镜后方依次共中心轴设有滤光片、部分偏振分束棱镜，部分偏振分束棱镜的透射光路、反射光路上分别设有线偏振分束棱镜，两个线偏振分束棱镜之间存在方位夹角，每个线偏振分束棱镜的透射光和反射光均为线偏振光，每个线偏振分束棱镜的透射光路和反射光路上分别设有图像传感器；
物镜的出射光经滤光片后垂直入射至部分偏振分束棱镜，部分偏振分束棱镜的透射光、反射光分别经对应光路上的线偏振分束棱镜再次反射、透射后，被每个线偏振分束棱镜反射、透射光路上的图像传感器接收，由四个图像传感器共探测四路线偏振光图像信号。
所述的一种不含波片与偏振片的分振幅同时偏振成像系统，其特征在于：所述物镜内部为像方远心光路，且物镜为反摄远结构。
所述的一种不含波片与偏振片的分振幅同时偏振成像系统，其特征在于：部分偏振分束棱镜透射光路上的线偏振分束棱镜相对于透射光路光轴旋转角度A，部分偏振分束棱镜反射光路上的线偏振分束棱镜相对于反射光路光轴旋转角度B，两个旋转角度之差即为两个线偏振分束棱镜之间的方位夹角。
所述的一种不含波片与偏振片的分振幅同时偏振成像系统，其特征在于：角度A为22.5°，角度B为-22.5°，两个线偏振分束棱镜之间的方位夹角为45°。
所述的一种不含波片与偏振片的分振幅同时偏振成像系统，其特征在于：部分偏振分束棱镜为非偏振分束棱镜，其透射50％的P偏振光和50％的S偏振光，同时也反射50％的P偏振光和50％的S偏振光。
所述的一种不含波片与偏振片的分振幅同时偏振成像系统，其特征在于：每个线偏振分束棱镜透射光为P偏振光，反射光为S偏振光。
本发明的有益效果是，由于系统的偏振器件只包含一块部分偏振分束棱镜和两块偏振分束棱镜，系统构成简单，光学界面少，透过率高，像质好。由于系统不含波片及偏振片等偏振器件，系统口径基本不受约束，测量谱段得到扩展，系统成本也得到极大降低。
附图说明
图1是本发明的二维原理图。
图2是本发明的立体示意图。
具体实施方式
如图1、图2所示，一种不含波片与偏振片的分振幅同时偏振成像系统，包括物镜，物镜后方依次共中心轴设有滤光片4、部分偏振分束棱镜5，部分偏振分束棱镜5的透射光路、反射光路上分别设有线偏振分束棱镜6，两个线偏振分束棱镜6之间存在方位夹角，每个线偏振分束棱镜的透射光和反射光均为线偏振光，每个线偏振分束棱镜的透射光路和反射光路上分别设有图像传感器7；
物镜的出射光经滤光片4后垂直入射至部分偏振分束棱镜5，部分偏振分束棱镜5的透射光、反射光分别经对应光路上的线偏振分束棱镜6再次反射、透射后，被每个线偏振分束棱镜6反射、透射光路上的图像传感器7接收，由四个图像传感器7共探测四路线偏振光图像信号。
本发明中，物镜由前端的负透镜组1、中间的孔径光阑2和后端的正透镜组3构成，孔径光阑2位于物镜的前焦面位置形成像方远心光路，保证所有视场的主光线对偏振棱镜有准确的入射角，前负后正的透镜组1、3结构形成反摄远光路，使物镜后截距大于其焦距，保证物镜和图像传感器之间能够放置部分偏振分束棱镜、线偏振分束棱镜。
本发明中，滤光片4起到限制系统光谱带宽的作用，位于物镜后保证光束正入射。
本发明中，部分偏振分束棱镜5透射光路上的线偏振分束棱镜相对于透射光路光轴旋转22.5°，部分偏振分束棱镜反射光路上的线偏振分束棱镜相对于反射光路光轴旋转-22.5°，两个旋转角度之差即为两个线偏振分束棱镜6之间的方位夹角，方位夹角为45°。
两个线偏振分束棱镜6共输出四路线偏振图像，四个图像传感器7的方位与对应的线偏振分束棱镜6的方位一致，即图像传感器的行或列与输出图像的偏振方向一致，空间方位关系见图2。
本发明中，部分偏振分束棱镜5为非偏振分束棱镜，其透射50％的P偏振光和50％的S偏振光，同时也反射50％的P偏振光和50％的S偏振光。每个线偏振分束棱镜6透射光为P偏振光，反射光为S偏振光。
根据空间方位关系，两块线偏振棱镜6分别等价方位角分别为22.5°，112.5°，-22.5°，67.5°四个线偏振片，将系统偏振器件的理想米勒矩阵进行逆序相乘可得到系统的理想测量矩阵为：
式中，为入射光斯托克斯矢量的前三个分量，为四路探测器响应。任取三路图像传感器7信号可求取目标的线偏振信息。

Claims (6)

1.一种不含波片与偏振片的分振幅同时偏振成像系统，其特征在于：包括物镜，物镜后方依次共中心轴设有滤光片、部分偏振分束棱镜，部分偏振分束棱镜的透射光路、反射光路上分别设有线偏振分束棱镜，两个线偏振分束棱镜之间存在方位夹角，每个线偏振分束棱镜的透射光和反射光均为线偏振光，每个线偏振分束棱镜的透射光路和反射光路上分别设有图像传感器；
物镜的出射光经滤光片后垂直入射至部分偏振分束棱镜，部分偏振分束棱镜的透射光、反射光分别经对应光路上的线偏振分束棱镜再次反射、透射后，被每个线偏振分束棱镜反射、透射光路上的图像传感器接收，由四个图像传感器共探测四路线偏振光图像信号。
2.根据权利要求1所述的一种不含波片与偏振片的分振幅同时偏振成像系统，其特征在于：所述物镜内部为像方远心光路，且物镜为反摄远结构。
3.根据权利要求1所述的一种不含波片与偏振片的分振幅同时偏振成像系统，其特征在于：部分偏振分束棱镜透射光路上的线偏振分束棱镜相对于透射光路光轴旋转角度A，部分偏振分束棱镜反射光路上的线偏振分束棱镜相对于反射光路光轴旋转角度B，两个旋转角度之差即为两个线偏振分束棱镜之间的方位夹角。
4.根据权利要求3所述的一种不含波片与偏振片的分振幅同时偏振成像系统，其特征在于：角度A为22.5°，角度B为-22.5°，两个线偏振分束棱镜之间的方位夹角为45°。
5.根据权利要求1所述的一种不含波片与偏振片的分振幅同时偏振成像系统，其特征在于：部分偏振分束棱镜为非偏振分束棱镜，其透射50%的P偏振光和50%的S偏振光，同时也反射50%的P偏振光和50% 的S偏振光。
6.根据权利要求1所述的一种不含波片与偏振片的分振幅同时偏振成像系统，其特征在于：每个线偏振分束棱镜透射光为P偏振光，反射光为S偏振光。
CN201711215146.8A 2017-11-28 2017-11-28 一种不含波片与偏振片的分振幅同时偏振成像系统 Pending CN107870041A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711215146.8A CN107870041A (zh) 2017-11-28 2017-11-28 一种不含波片与偏振片的分振幅同时偏振成像系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711215146.8A CN107870041A (zh) 2017-11-28 2017-11-28 一种不含波片与偏振片的分振幅同时偏振成像系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107870041A true CN107870041A (zh) 2018-04-03

Family

ID=61754831

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711215146.8A Pending CN107870041A (zh) 2017-11-28 2017-11-28 一种不含波片与偏振片的分振幅同时偏振成像系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107870041A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108801465A (zh) * 2018-06-29 2018-11-13 中国工程物理研究院应用电子学研究所 一种激光偏振态测量装置及其测量方法
CN112345078A (zh) * 2020-10-27 2021-02-09 衡阳市智谷科技发展有限公司 一种基于光波偏振态的偏振测量系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101634594A (zh) * 2009-09-01 2010-01-27 中国科学院上海光学精密机械研究所 分束器相位测量装置
CN103776445A (zh) * 2014-02-24 2014-05-07 北京理工大学 分振幅偏振导航角度传感设计方法及装置
CN105511096A (zh) * 2015-12-09 2016-04-20 大连理工大学 一种单输入四相机实时偏振成像系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101634594A (zh) * 2009-09-01 2010-01-27 中国科学院上海光学精密机械研究所 分束器相位测量装置
CN103776445A (zh) * 2014-02-24 2014-05-07 北京理工大学 分振幅偏振导航角度传感设计方法及装置
CN105511096A (zh) * 2015-12-09 2016-04-20 大连理工大学 一种单输入四相机实时偏振成像系统

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
兵器工业科学技术辞典编辑委员会: "《兵器工业科学技术辞典•光学工程》", 30 April 2002 *
郭斯羽: "《面向检测的图像处理技术》", 31 August 2015 *
闫兴涛: "利用光纤传像素束的内窥镜物镜设计", 《红外与激光工程》 *
高天元等: "分振幅偏振成像实验装置的研究", 《长春理工大学学报（自然科学版）》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108801465A (zh) * 2018-06-29 2018-11-13 中国工程物理研究院应用电子学研究所 一种激光偏振态测量装置及其测量方法
CN108801465B (zh) * 2018-06-29 2020-08-14 中国工程物理研究院应用电子学研究所 一种激光偏振态测量装置及其测量方法
CN112345078A (zh) * 2020-10-27 2021-02-09 衡阳市智谷科技发展有限公司 一种基于光波偏振态的偏振测量系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11561084B2 (en) Polarization sensitive devices, methods and applications
US20100271475A1 (en) Compact snapshot polarimetry camera
CN104792417B (zh) 一种完全偏振高光谱紧凑轻便型成像装置
CN106017683B (zh) 从运动物体获得光谱信息
US11573428B2 (en) Imaging method and apparatus using circularly polarized light
CN106597414A (zh) 一种定标偏振激光雷达增益比的方法
US20220268632A1 (en) Reconfigurable polarization imaging system
US9507069B2 (en) Polarization hyperspectral/multispectral imager and method
CN107870041A (zh) 一种不含波片与偏振片的分振幅同时偏振成像系统
CN111208067A (zh) 光谱-偏振成像测量系统
CN107144351B (zh) 一种基于马赫泽德干涉仪的宽波段全偏振成像方法
CN106768341B (zh) 一种广域多角度偏振光谱成像系统
Xu et al. Optical schemes of super-angular AOTF-based imagers and system response analysis
CN104913848A (zh) 全斯托克斯参量的白光双Sagnac偏振成像干涉仪
US20140168772A1 (en) Complete-stokes fourier-domain imaging polarimeter
CN104792415A (zh) 一种完全偏振高光谱成像装置
CN107421641B (zh) 一种基于马赫泽德干涉仪的宽波段全偏振成像装置
US20050018189A1 (en) Photopolarimeters and spectrophotopolarimaters with multiple diffraction gratings
CN104749788A (zh) 一种实现全斯托克斯偏振成像的分束器
CN203587939U (zh) 宽视场体积紧凑型偏振成像相机
CN110595621B (zh) 采用反射式相位延迟片阵列的全偏振视频成像装置
CN104931141A (zh) 一种全斯托克斯参量的白光双Sagnac偏振成像方法
CN104535190A (zh) 角剪切型空间频率调制全偏振成像探测装置
CN108896181B (zh) 一种基于弹光调制器和声光的光谱偏振成像装置
EP2750390A2 (en) Imaging device and stereo camera

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination