CN110595621A - 采用反射式相位延迟片阵列的全偏振视频成像装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用反射式相位延迟片阵列的全偏振视频成像装置，装置包括沿光路方向依次设置的前置成像物镜、光阑、准直物镜、窄带滤光片、反射式相位延迟片阵列、线偏振器、后置成像物镜和面阵探测器；入射光经前置成像物镜成像在光阑处，后经准直物镜准直通过窄带滤光片后入射至反射式相位延迟片阵列，该阵列改变入射光的相位延迟量并将其反射到不同方向，反射光依次经线偏振器、后置成像物镜成像在面阵探测器上，形成空间上分离的若干个图像区域，每个区域对应不同偏振状态的强度图像。本发明采用反射式相位延迟片偏振成像结构，只需一次曝光即可获得目标的全偏振信息，实现全偏振视频成像，装置光通量高，成像质量好，结构简单。
Description
技术领域
本发明属于光谱成像探测领域，特别是一种采用反射式相位延迟片阵列的全偏振视频成像装置。
背景技术
目标的偏振特征可提供表面粗糙度、纹理走向、表面取向等信息，不同物体甚至不同状态的同一物体产生的偏振信息都会有一定的差别，通过观测目标的偏振特性就可以确定目标的结构特征，全偏振视频成像技术能够快速的获取目标全偏振信息，在军事目标识别、地震勘查、地图绘制、卫星遥感等诸多领域中都有着广泛的应用。
根据现有技术，偏振成像技术主要分为三种，时域调制型、频域调制型、空间调制型，其中时域调制偏振成像系统是在不同的时间一次获取不同偏振状态的图像，主要通过旋转偏振元件在不同的角度依次获取偏振信息，但由于需要依次获得多幅偏振图像，所以探测时间较长并且只适用于测量静止状态或缓慢运动的目标；频域调制型偏振成像系统是利用分束器件将原光路分成调制有偏振信息的多路，这几路汇聚于像面并相干，从而获取带有目标偏振信息的干涉图案，再利用计算机从干涉图中解算出目标全偏振信息，但从干涉图中提取偏振图像需要进行傅里叶变换及逆变换等运算，增加了数据后处理的难度，并且系统整体结构较为复杂，装调存在难度；空间调制型偏振成像系统采用多个子系统获取目标不同偏振状态下的强度图像阵列，最后通过计算得到目标全偏振信息，可实现同时成像，即一次成像获取目标多幅偏振图像，系统复杂度低结构紧凑且数据处理简单，是目前主要采用的偏振成像方法，但是传统的空间调制型偏振成像如分孔径偏振成像系统，仍然存在光通量不足，边缘部分成像质量差等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、光通量高、成像质量好，且单次曝光即可获取目标全偏振信息的全偏振视频成像装置。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种采用反射式相位延迟片阵列的全偏振视频成像装置，包括沿光路方向依次设置的前置成像物镜、光阑、准直物镜、窄带滤光片、反射式相位延迟片阵列、线偏振器、后置成像物镜和面阵探测器；
前置成像物镜将目标成像在一次像面设置的光阑处，光阑限制成像范围后入射至准直物镜，准直物镜将入射光束准直后通过窄带滤光片入射至反射式相位延迟片阵列，反射式相位延迟片阵列改变入射光的相位延迟量并将具有不同相位延迟量的光反射到不同方向，所有的反射光依次经线偏振器、后置成像物镜后成像在面阵探测器上，形成空间上分离的若干个图像区域，每个区域对应不同偏振状态的强度图像。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)可实时获取目标的全偏振信息，并且对运动目标仍然可以达到较好的成像效果；2)采用反射式相位延迟片阵列结构，与传统的分孔径偏振成像方案相比，解决了光通量较低的问题，提高了光学成像质量；3)系统整体结构简单、紧凑，并且后续数据处理快速便捷。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明采用反射式相位延迟片阵列的全偏振视频成像装置的结构示意图。
图2为反射式相位延迟片阵列的空间分布结构示意图。
图3为反射式相位延迟片阵列中相位延迟片的剖面示意图。
具体实施方式
结合图1，本发明采用反射式相位延迟片阵列的全偏振视频成像装置，包括沿光路方向依次设置的前置成像物镜1、光阑2、准直物镜3、窄带滤光片4、反射式相位延迟片阵列5、线偏振器6、后置成像物镜7和面阵探测器8；
前置成像物镜1将目标成像在一次像面设置的光阑2处，光阑2限制成像范围后入射至准直物镜3，准直物镜3将入射光束准直后通过窄带滤光片4入射至反射式相位延迟片阵列5，反射式相位延迟片阵列5改变入射光的相位延迟量并将具有不同相位延迟量的光反射到不同方向，所有的反射光依次经线偏振器6、后置成像物镜7后成像在面阵探测器8上，形成空间上分离的四个图像区域，每个区域对应不同偏振状态的强度图像。
进一步地，结合图2，反射式相位延迟片阵列5包括位于同一平面上的4片相位延迟片，且两两相位延迟片的法线之间存在夹角θ，θ为锐角，则所有的反射光依次经线偏振器6、后置成像物镜7后成像在面阵探测器8上，形成空间上分离的四个图像区域。
进一步地，反射式相位延迟片阵列5为2×2阵列。
进一步地，结合图3，反射式相位延迟片阵列5的每片相位延迟片，一面镀制高反膜，另一面镀制增透膜。
进一步地，反射式相位延迟片阵列5的4片相位延迟片的快轴与X轴的夹角各不相同，所述X轴为垂直于光轴所在水平面的坐标轴。
本发明采用反射式相位延迟片偏振成像结构，在不同的相位延迟片上镀制反射膜，只需一次曝光即可获得目标的全偏振信息，实现全偏振视频成像，且整体装置光通量高，成像质量好，结构简单，对运动目标仍然可以达到较好的成像效果。
Claims (6)
1.一种采用反射式相位延迟片阵列的全偏振视频成像装置，其特征在于，包括沿光路方向依次设置的前置成像物镜(1)、光阑(2)、准直物镜(3)、窄带滤光片(4)、反射式相位延迟片阵列(5)、线偏振器(6)、后置成像物镜(7)和面阵探测器(8)；
前置成像物镜(1)将目标成像在一次像面设置的光阑(2)处，光阑(2)限制成像范围后入射至准直物镜(3)，准直物镜(3)将入射光束准直后通过窄带滤光片(4)入射至反射式相位延迟片阵列(5)，反射式相位延迟片阵列(5)改变入射光的相位延迟量并将具有不同相位延迟量的光反射到不同方向，所有的反射光依次经线偏振器(6)、后置成像物镜(7)后成像在面阵探测器(8)上，形成空间上分离的若干个图像区域，每个区域对应不同偏振状态的强度图像。
2.根据权利要求1所述的采用反射式相位延迟片阵列的全偏振视频成像装置，其特征在于，所述窄带滤光片(4)的波段与反射式相位延迟片阵列(5)的工作波段一致。
3.根据权利要求1所述的采用反射式相位延迟片阵列的全偏振视频成像装置，其特征在于，所述反射式相位延迟片阵列(5)包括位于同一平面上的4片相位延迟片，且两两相位延迟片的法线之间存在夹角θ，θ为锐角。
4.根据权利要求3所述的采用反射式相位延迟片阵列的全偏振视频成像装置，其特征在于，所述反射式相位延迟片阵列(5)为2×2阵列。
5.根据权利要求3或4所述的采用反射式相位延迟片阵列的全偏振视频成像装置，其特征在于，所述反射式相位延迟片阵列(5)的每片相位延迟片，一面镀制高反膜，另一面镀制增透膜。
6.根据权利要求5所述的采用反射式相位延迟片阵列的全偏振视频成像装置，其特征在于，所述反射式相位延迟片阵列(5)的4片相位延迟片的快轴与X轴的夹角各不相同，所述X轴为垂直于光轴所在水平面的坐标轴。
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| CN111256820A (zh) * | 2020-01-10 | 2020-06-09 | 南京理工大学 | 基于偏振复用的瞬态多光谱成像装置及方法 |
| CN111272278A (zh) * | 2020-01-10 | 2020-06-12 | 南京理工大学 | 采用反射式相位延迟片阵列的高光谱偏振成像装置及方法 |
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| CN104833977A (zh) * | 2015-05-11 | 2015-08-12 | 福州大学 | 一种基于微波片阵列的瞬时遥感偏振成像装置及其实现方法 |
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2019
- 2019-08-23 CN CN201910783153.0A patent/CN110595621B/zh active Active
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