CN107991784A - 一种采用渥拉斯顿棱镜进行偏振分光的成像光学系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用渥拉斯顿棱镜进行偏振分光的成像光学系统，包括：光学镜头（2）和探测器（5），还包括：渥拉斯顿棱镜（1）、空间光调制器（3）和检偏器（4）；其中，空间光调制器（3）包括：液晶层（6）和驱动电路（7）。当成像光学系统工作时，外部光线进入反向放置的渥拉斯顿棱镜（1），光线经过光学镜头（2）之后到达空间光调制器（3），空间光调制器（3）通过驱动电路（7）调节液晶层（6）两端的电压大小，控制通过光束的偏振状态。本发明实现了在不增加光学系统体积重量的情况下，在目前的探测器制造水平下，光学系统焦距不变，视场扩大一倍，能够有效地满足某些应用下对光学系统的特殊要求。

Description

一种采用渥拉斯顿棱镜进行偏振分光的成像光学系统
技术领域
本发明涉及一种成像光学系统，特别是一种采用渥拉斯顿棱镜进行偏振分光的成像光学系统。
背景技术
光学系统的焦距、视场和口径之间相互制约。在焦距不变的情况下，增大系统的视场，不仅会使光学系统的设计难度急剧增大，系统体积增大，而且使探测器尺寸增大，超过目前的探测器制造水平。在实际应用中，为了实现高分辨率和宽视场成像，经常需要在长焦距的同时，实现较大视场。目前常用的高分辨率大视场成像光学系统是使用多个普通长焦距光学系统和多个探测器叠加排放，利用光学合成的方法实现高分辨率。但是，这种方法带来了系统体积、重量的增加，同时成本成倍增长。此外，在某些对空间、重量要求较严的使用环境下，这种方法更是不具有可行性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用渥拉斯顿棱镜进行偏振分光的成像光学系统，解决现有系统受限于光学系统设计和探测器尺寸无法同时满足长焦距和大视场的问题。
一种采用渥拉斯顿棱镜进行偏振分光的成像光学系统，包括：光学镜头和探测器，还包括：渥拉斯顿棱镜、空间光调制器和检偏器；其中，空间光调制器包括：液晶层和驱动电路。
渥拉斯顿棱镜由两块直角棱镜胶粘而成，两块直角棱镜均采用双折射晶体，两块直角棱镜的光轴互相垂直，同时平行于各自的表面，渥拉斯顿棱镜置于光学镜头的入瞳处；光学镜头由三个透镜组组成，第一透镜组为会聚透镜组，位于光学镜头最前方，将入射平行光会聚成中间像面，第二透镜组为场镜，位于中间像面处，第三透镜组为二次成像透镜组，位于中间像面后方，将中间像会聚成像至像面，同时将出瞳位置成像至最后一片透镜的后面；空间光调制器置于光学镜头出瞳处；空间光调制器中的液晶层和驱动电路之间通过排线连接；检偏器置于空间光调制器后方；探测器置于光学镜头像面处。
当成像光学系统工作时，外部光线进入反向放置的渥拉斯顿棱镜，此时，渥拉斯顿棱镜作为合束棱镜，两束光矢量相互垂直的不同视场的光线分别经过渥拉斯顿棱镜之后成为一束光线，进入光学镜头。因此，光学镜头的视场被渥拉斯顿棱镜分为左右两部分，视场扩大一倍，并且两个视场中的光线为光矢量相互垂直的线偏振光。光线经过光学镜头之后到达空间光调制器，空间光调制器通过驱动电路调节液晶层两端的电压大小，控制通过光束的偏振状态。在液晶层的两端施加电压时，液晶分子的取向会发生变化，光通过液晶的相位延迟发生相应的变化，达到调制偏振态的目的。通过不断变换空间光调制器上施加的电压大小，改变出射光线的偏振态。调制后出射的偏振光线到达检偏器，当光线的偏振态与检偏器一致时，光线通过检偏器到达探测器，实现成像。空间光调制器与检偏器共同作用，选择需要成像的光学系统视场部分。通过使用不同顶角的棱镜，实现两个视场之间不同的分开角度。同时，渥拉斯顿棱镜置于光学镜头的入瞳处，空间光调制器置于光学镜头的出瞳处，不会在像面成像，因此不会产生鬼像的杂散光。
本发明实现了在不增加光学系统体积重量的情况下，在目前的探测器制造水平下，光学系统焦距不变，视场扩大一倍，能够有效地满足某些应用下对光学系统的特殊要求。
附图说明
图1 一种采用渥拉斯顿棱镜进行偏振分光的成像光学系统的结构图；
图2 一种采用渥拉斯顿棱镜进行偏振分光的成像光学系统的空间光调制器示意图。
1.渥拉斯顿棱镜 2.光学镜头 3.空间光调制器 4.检偏器 5.探测器 6.液晶层7.驱动电路。
具体实施方式
一种采用渥拉斯顿棱镜进行偏振分光的成像光学系统，包括：光学镜头2和探测器5，还包括：渥拉斯顿棱镜1、空间光调制器3和检偏器4；其中，空间光调制器3包括：液晶层6和驱动电路7。
渥拉斯顿棱镜1由两块直角棱镜胶粘而成，两块直角棱镜均采用双折射晶体，两块直角棱镜的光轴互相垂直，同时平行于各自的表面，渥拉斯顿棱镜1置于光学镜头2的入瞳处；光学镜头2由三个透镜组组成，第一透镜组为会聚透镜组，位于光学镜头2最前方，将入射平行光会聚成中间像面，第二透镜组为场镜，位于中间像面处，第三透镜组为二次成像透镜组，位于中间像面后方，将中间像会聚成像至像面，同时将出瞳位置成像至最后一片透镜的后面；空间光调制器3置于光学镜头2出瞳处；空间光调制器3中的液晶层6和驱动电路7之间通过排线连接；检偏器4置于空间光调制器3后方；探测器5置于光学镜头2像面处。
当成像光学系统工作时，外部光线进入反向放置的渥拉斯顿棱镜1，此时，渥拉斯顿棱镜1作为合束棱镜，两束光矢量相互垂直的不同视场的光线分别经过渥拉斯顿棱镜1之后成为一束光线，进入光学镜头2。因此，光学镜头2的视场被渥拉斯顿棱镜1分为左右两部分，视场扩大一倍，并且两个视场中的光线为光矢量相互垂直的线偏振光。光线经过光学镜头2之后到达空间光调制器3，空间光调制器3通过驱动电路7调节液晶层6两端的电压大小，控制通过光束的偏振状态。在液晶层6的两端施加电压时，液晶分子的取向会发生变化，光通过液晶的相位延迟发生相应的变化，达到调制偏振态的目的。通过不断变换空间光调制器3上施加的电压大小，改变出射光线的偏振态。调制后出射的偏振光线到达检偏器4，当光线的偏振态与检偏器4一致时，光线通过检偏器4到达探测器5，实现成像。空间光调制器3与检偏器4共同作用，选择需要成像的光学系统视场部分。通过使用不同顶角的棱镜，实现两个视场之间不同的分开角度。同时，渥拉斯顿棱镜1置于光学镜头2的入瞳处，空间光调制器3置于光学镜头2的出瞳处，不会在像面成像，因此不会产生鬼像的杂散光。

Claims (1)

1.一种采用渥拉斯顿棱镜进行偏振分光的成像光学系统，包括：光学镜头（2）和探测器（5），其特征在于还包括：渥拉斯顿棱镜（1）、空间光调制器（3）和检偏器（4）；其中，空间光调制器（3）包括：液晶层（6）和驱动电路（7）；
渥拉斯顿棱镜（1）由两块直角棱镜胶粘而成，两块直角棱镜均采用双折射晶体，两块直角棱镜的光轴互相垂直，同时平行于各自的表面，渥拉斯顿棱镜（1）置于光学镜头（2）的入瞳处；光学镜头（2）由三个透镜组组成，第一透镜组为会聚透镜组，位于光学镜头（2）最前方，将入射平行光会聚成中间像面，第二透镜组为场镜，位于中间像面处，第三透镜组为二次成像透镜组，位于中间像面后方，将中间像会聚成像至像面，同时将出瞳位置成像至最后一片透镜的后面；空间光调制器（3）置于光学镜头（2）出瞳处；空间光调制器（3）中的液晶层（6）和驱动电路（7）之间通过排线连接；检偏器（4）置于空间光调制器（3）后方；探测器（5）置于光学镜头（2）像面处；
当成像光学系统工作时，外部光线进入反向放置的渥拉斯顿棱镜（1），此时，渥拉斯顿棱镜（1）作为合束棱镜，两束光矢量相互垂直的不同视场的光线分别经过渥拉斯顿棱镜（1）之后成为一束光线，进入光学镜头（2）；因此，光学镜头（2）的视场被渥拉斯顿棱镜（1）分为左右两部分，视场扩大一倍，并且两个视场中的光线为光矢量相互垂直的线偏振光；光线经过光学镜头（2）之后到达空间光调制器（3），空间光调制器（3）通过驱动电路（7）调节液晶层（6）两端的电压大小，控制通过光束的偏振状态；在液晶层（6）的两端施加电压时，液晶分子的取向会发生变化，光通过液晶的相位延迟发生相应的变化，达到调制偏振态的目的；通过不断变换空间光调制器（3）上施加的电压大小，改变出射光线的偏振态；调制后出射的偏振光线到达检偏器（4），当光线的偏振态与检偏器（4）一致时，光线通过检偏器（4）到达探测器（5），实现成像；空间光调制器（3）与检偏器（4）共同作用，选择需要成像的光学系统视场部分；通过使用不同顶角的棱镜，实现两个视场之间不同的分开角度；同时，渥拉斯顿棱镜（1）置于光学镜头（2）的入瞳处，空间光调制器（3）置于光学镜头（2）的出瞳处，不会在像面成像，因此不会产生鬼像的杂散光。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113504643A (zh) * 2021-06-23 2021-10-15 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种基于棱镜分光的水下微光彩色成像设计方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19611037A1 (de) * 1996-03-20 1997-09-25 Heckl Oestreicher Brigitte Dr Polarisierender Strahlteiler auf der Basis von Wollaston-Prismen
CN102707452A (zh) * 2012-07-02 2012-10-03 北京理工大学 双分离渥拉斯顿棱镜高分辨力同时偏振成像系统
CN105190417A (zh) * 2013-02-27 2015-12-23 视瑞尔技术公司 相位调制器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19611037A1 (de) * 1996-03-20 1997-09-25 Heckl Oestreicher Brigitte Dr Polarisierender Strahlteiler auf der Basis von Wollaston-Prismen
CN102707452A (zh) * 2012-07-02 2012-10-03 北京理工大学 双分离渥拉斯顿棱镜高分辨力同时偏振成像系统
CN105190417A (zh) * 2013-02-27 2015-12-23 视瑞尔技术公司 相位调制器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
仝雷等: "Wollaston 棱镜阵列干涉光谱仪的研制及其光通量的分析", 《光学技术》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113504643A (zh) * 2021-06-23 2021-10-15 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种基于棱镜分光的水下微光彩色成像设计方法
CN113504643B (zh) * 2021-06-23 2022-07-19 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种基于棱镜分光的水下微光彩色成像设计方法

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