CN109357764B - 一种双探测器动态局部偏振成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双探测器动态局部偏振成像光学系统，利用分束器将光束分为2路，反射光路成全视场强度像，透射光路经扫描型小孔视场光阑后，对感兴趣区域成局部偏振像；本发明利用分光平片(3)将目标光分出一路，在没有损失透射率的情况下获得全视场下的目标强度图像；由于使用了扫描型小孔视场光阑(6)以及与其随动的偏振片轮(7)实现对感兴趣区域的动态扫描，获得感兴趣区域的偏振图像，因此可避免使用大孔径的偏振片，可大大节省成本；同时，本发明采用双探测器成像，可使双探测器的刷新频率不同，从而获得不同刷新率不同的图像。

Description

一种双探测器动态局部偏振成像系统

技术领域

本发明属于光学成像技术领域，具体涉及一种双探测器动态局部偏振成像系统。

背景技术

随着成像技术不断发展，目标的偏振信息在目标探测和识别中的重要性与日俱增。目标的偏振特征可提供表面粗糙度、纹理走向、表面取向、电导率、材料的理化特性等信息。通过观测目标的偏振特性就可以确定目标物的存在或状态。用偏振技术，根据其偏振状态与背景的差异，可有效识别和观测，这无疑在军事领域具有极高的应用价值。利用偏振技术还可以降低杂乱背景的影响,在复杂的辐射环境中检测出有用的信息应用，有效提高目标检测和识别能力。但是，现有偏振成像光学系统存在以下几个缺点：一、偏振片的透过率较低，能量利用率降低，影响系统的探测距离。可见光波段透过率一般为60％左右，其中Thorlabs公司偏振片性能较好，透过率也只有83％；二、偏振片口径越大，成本越高，大口径的偏振片非常昂贵，且需定制，周期较长；三、现有偏振成像系统都使用单一探测器，刷新频率单一。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种双探测器动态局部偏振成像系统，可解决偏振成像中偏振片透过率低、成本随口径增大而明显增加的问题。

一种双探测器动态局部偏振成像光学系统，包括物镜(2)、分光平片(3)、第一中继透镜(4)、第一探测器(5)、小孔视场光阑(6)、偏振片轮(7)、第二中继透镜(8)和第二探测器(9)，其中：

所述物镜(2)用于对目标成一次中间像；

所述分光平片(3)用于将物镜(2)透射的光信号分成反射光路和透射光路两部分；

所述第一中继透镜(4)用于将分光平片(3)反射的光信号进行聚焦并成像在第一探测器(5)上；

所述小孔视场光阑(6)放置于所述一次中间像的像面上，并可在像面上移动，由此对感兴趣区域的光信号进行选择性透过；

所述偏振片轮(7)位于小孔视场光阑(6)后方的透射光路中，并随小孔视场光阑(6)同步移动，用于给小孔视场光阑(6)选择的感兴趣区域图像加入偏振信息；

所述第二中继透镜(8)用于对经过偏振片轮(7)加载了偏振信息的光信号进行放大成像；

所述第二探测器(9)，用于接收第二中继透镜(8)所成的像。

较佳的，所述第一中级透镜4对物镜(2)成的中间像1:1成像在第一探测器(5)上。

较佳的，所述第二中继透镜(8)的放大倍率为0.5-9倍。

较佳的，第一探测器(5)和第二探测器(9)的刷新频率相同或者不同。

本发明具有如下有益效果：

本发明提出了一种双探测器动态局部偏振成像，利用分束器将光束分为2路，反射光路成全视场强度像，透射光路经扫描型小孔视场光阑后，对感兴趣区域成局部偏振像；本发明利用分光平片3将目标光分出一路，在没有损失透射率的情况下获得全视场下的目标强度图像；由于使用了扫描型小孔视场光阑6以及与其随动的偏振片轮7实现对感兴趣区域的动态扫描，获得感兴趣区域的偏振图像，因此可避免使用大孔径的偏振片，可大大节省成本；同时，本发明采用双探测器成像，可使双探测器的刷新频率不同，从而获得不同刷新率不同的图像。

附图说明

图1为本发明的双探测器动态局部偏振成像光学系统的光路图，其中：

1-孔径光阑，2-物镜，3-分光平片，4-第一中继透镜，5-第一探测器，6-小孔视场光阑，7-偏振片轮，8-第二中继透镜，9-第二探测器。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

一种双探测器动态局部偏振成像光学系统，包括：

孔径光阑1、物镜2、分光平片3、第一中继透镜4、第一探测器5、小孔视场光阑6、偏振片轮7、第二中继透镜8和第二探测器9，其中：

孔径光阑1用于限制本系统轴上点发出的平面光的孔径角；

物镜2用于对目标成一次中间像；

分光平片3用于将物镜2透射的光信号分成反射光路和透射光路两部分；

第一中继透镜4用于对分光平片3反射的光信号进行聚焦成像，即将物镜2成的中间像1:1成像在第一探测器5上；

第一探测器5用于接收第一中继透镜4所成的像，即获得反射光路部分的全视场的光信息；

小孔视场光阑6放置于一次中间像的像面上，并可在像面上移动，由此对感兴趣区域的光信号进行选择性透过，实现对一次中间像的动态扫描；

偏振片轮7位于小孔视场光阑6后方的透射光路中，并随小孔视场光阑6同步移动，用于给小孔视场光阑6选择的感兴趣区域图像加入偏振信息；

第二中继透镜8用于对经过偏振片轮7加载了偏振信息的光信号进行放大成像；其中，放大倍数为0.5-9倍；

第二探测器9，用于接收第二中继透镜8所成的像；由于该探测器接收的是放大后的像，因此需要和中继镜头放大倍数一致的靶面尺寸。

本发明的双探测器动态局部偏振成像光学系统的具体工作过程如下：

孔径光阑1、物镜2以及分光平片3依次处于同一光路中；分光平片3将光信号分成反射光路和透射光路两部分，反射光经过第一中继透镜4成像在第一探测器5上，第一探测器5上得到了全视场下目标的强度图像；由于该光路中没有设置偏振片，所以影响系统的透射率，即不会降低图像强度。

透射光经过分光平片3后在其后方成一次中间像，在一次中间像的像面上放置扫描型的小孔视场光阑6，将小孔视场光阑6移动到一次中间像上某个感兴趣区域，并对该区域的光信号进行选择透过；后面的偏振片轮7对该部分光信号加载偏振信息，再通过第二中继透镜8放大成像在第二探测器9上；由于小孔视场光阑6只将感兴趣图像区域的光信号选择性透过，因此在第二探测器9上得到的放大图像也只是感兴趣区域。通过移动小孔视场光阑6，可实现对感兴趣区域的动态扫描。其中，第二探测器9分别获得偏振片轮7的偏振方向与竖直方向夹角分别为0°、45°、90°和135°时的4组偏振图像，对该4组偏振图像进行结算后，即可获得感兴趣区域的偏振度图和偏振角图。

由此可见，本发明中的小孔视场光阑6、偏振片轮7和第二中继透镜8共同实现感兴趣区域的动态局部偏振成像。

本发明利用分光平片3将目标光分出一路，在没有损失透射率的情况下获得全视场下的目标强度图像；由于使用了扫描型小孔视场光阑6以及与其随动的偏振片轮7实现对感兴趣区域的动态扫描，获得感兴趣区域的偏振图像，因此可避免使用大孔径的偏振片，可大大节省成本。同时，由于采用双探测器成像，可使双探测器的刷新频率不同，从而获得不同刷新率不同的图像。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种双探测器动态局部偏振成像光学系统，其特征在于，包括物镜(2)、分光平片(3)、第一中继透镜(4)、第一探测器(5)、小孔视场光阑(6)、偏振片轮(7)、第二中继透镜(8)和第二探测器(9)，其中：

所述物镜(2)用于对目标成一次中间像；

所述分光平片(3)用于将物镜(2)透射的光信号分成反射光路和透射光路两部分；

所述第一中继透镜(4)用于将分光平片(3)反射的光信号进行聚焦并成像在第一探测器(5)上；

所述小孔视场光阑(6)放置于所述一次中间像的像面上，并可在像面上移动，由此对感兴趣区域的光信号进行选择性透过；

所述偏振片轮(7)位于小孔视场光阑(6)后方的透射光路中，并随小孔视场光阑(6)同步移动，用于给小孔视场光阑(6)选择的感兴趣区域图像加入偏振信息；

所述第二中继透镜(8)用于对经过偏振片轮(7)加载了偏振信息的光信号进行放大成像；

所述第二探测器(9)，用于接收第二中继透镜(8)所成的像。

2.如权利要求1所述的一种双探测器动态局部偏振成像光学系统，其特征在于，所述第一中继 透镜( 4) 对物镜(2)成的中间像1:1成像在第一探测器(5)上。

3.如权利要求1所述的一种双探测器动态局部偏振成像光学系统，其特征在于，所述第二中继透镜(8)的放大倍率为0.5-9倍。

4.如权利要求1所述的一种双探测器动态局部偏振成像光学系统，其特征在于，第一探测器(5)和第二探测器(9)的刷新频率相同或者不同。

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