基于旋转偏振片的红外偏振成像测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于旋转偏振片的红外偏振成像测量装置，包括红外光学镜头、多方向起偏单元、红外焦平面探测器和控制单元，所述红外光学镜头对目标场景的偏振光进行调整获得探测光束；多方向起偏单元通过改变对探测光束的起偏方向，获得不同起偏方向偏振光束；红外焦平面探测器对不同起偏方向偏振光束成像，获得不同起偏方向偏振光束的红外强度图像并输出；所述控制单元用于控制多方向起偏单元顺序变换起偏方向，使红外焦平面探测器能够以预定帧速率获得对应于顺序变换起偏方向的不同起偏方向偏振光束的红外强度图像。本发明专利技术可用于运动或变化目标场景的测量。

【技术实现步骤摘要】
基于旋转偏振片的红外偏振成像测量装置
本专利技术涉及红外偏振成像测量
，尤其涉及一种基于旋转偏振片的红外偏振成像测量装置。
技术介绍
偏振成像探测是一种新型的目标探测技术，与传统光电成像探测技术相比，不仅能够获得目标场景的辐射强度信息，还可以获得偏振度、偏振角、偏振椭率等偏振参数，并增加探测目标场景信息的维度，对提高目标探测与识别具有重要的意义。随着对红外偏振成像探测应用需求的逐渐增加，红外偏振成像方式也在持续不断地发展，目前较常见的红外偏振成像技术主要分为两大类：分时型和同时型模式。其中分时型红外偏振成像技术通过旋转偏振片的方式获得同一目标场景在不同时刻的偏振态图像，其装置具有结构简单、成本较低、消光比高、光通量高的优点，适用于静止目标红外偏振成像探测；而同时型红外偏振成像技术是利用一次曝光时间获得目标场景不同偏振态图像，其探测速度快，可用于运动或变化目标偏振成像探测。同时型红外偏振成像目前主要包括分振幅型、分孔径型和分焦平面型。其中分振幅型红外偏振探测方式光路调节困难，能量衰减较大，系统体积重量大；分孔径型红外偏振探测方式空间分辨率损失较多，图像配准较为复杂，分辨率低；分焦平面型红外偏振成像的微偏振阵列制作难度大，与焦平面之间的封装难度高，消光比低，空间分辨率低。由于以上三种同时型红外偏振成像探测方式存在一定程度的不足，所以在目前的目标红外偏振特性探测中，最常用的方式还是分时型红外偏振探测。因此，针对以上不足，需要对现有分时型红外偏振探测技术进行改进，使其在能量衰减小，高消光比的优势基础上，能够测量运动目标场景的红外偏振信息，使测量结果具有实时性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有分时型红外偏振探测技术只适用于对静止目标进行红外偏振成像探测的缺陷，提供一种基于旋转偏振片的红外偏振成像测量装置。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于旋转偏振片的红外偏振成像测量装置，包括红外光学镜头、多方向起偏单元、红外焦平面探测器和控制单元，所述红外光学镜头对目标场景的偏振光进行调整获得探测光束；多方向起偏单元通过改变对探测光束的起偏方向，获得不同起偏方向偏振光束；红外焦平面探测器对不同起偏方向偏振光束成像，获得不同起偏方向偏振光束的红外强度图像并输出；所述控制单元用于控制多方向起偏单元顺序变换起偏方向，使红外焦平面探测器能够以预定帧速率获得对应于顺序变换起偏方向的不同起偏方向偏振光束的红外强度图像。在根据本专利技术所述的基于旋转偏振片的红外偏振成像测量装置中，所述多方向起偏单元包括偏振片轮、伺服电机、电机齿轮轴、偏振片齿轮轴、多个偏振片和编码器，所述伺服电机在控制单元的控制下依次通过电机齿轮轴和偏振片齿轮轴驱动偏振片轮的转轴转动，从而带动偏振片轮转动；多个偏振片沿圆周方向均匀分布在偏振片轮上；编码器通过弹性联轴器与偏振片轮的转轴连接。在根据本专利技术所述的基于旋转偏振片的红外偏振成像测量装置中，所述多个偏振片包括三个偏振片，三个偏振片在偏振片轮上的安装方式包括：三个偏振片的光栅0°方向与空间参考坐标轴的夹角分别为0°、60°和120°。在根据本专利技术所述的基于旋转偏振片的红外偏振成像测量装置中，所述偏振片包括金属线栅型偏振片，其有效波长范围是3～12μm。在根据本专利技术所述的基于旋转偏振片的红外偏振成像测量装置中，所述伺服电机使偏振片轮的工作转速至少为50r/s。在根据本专利技术所述的基于旋转偏振片的红外偏振成像测量装置中，所述偏振片轮为盘式结构，偏振片轮上设置偏振片的安装口。在根据本专利技术所述的基于旋转偏振片的红外偏振成像测量装置中，所述测量装置还包括图像处理单元，图像处理单元用于对所述红外强度图像进行处理，使偏振片轮每转动一周，红外焦平面探测器获得的三幅不同起偏方向偏振光束的红外强度图像对应转换为目标场景的红外偏振图像。在根据本专利技术所述的基于旋转偏振片的红外偏振成像测量装置中，所述控制单元用于控制伺服电机运行，使偏振片以预定频率实现顺序切换。在根据本专利技术所述的基于旋转偏振片的红外偏振成像测量装置中，所述测量装置还包括箱体，箱体为红外光学镜头、多方向起偏单元及红外焦平面探测器提供安装位；所述箱体上设置用于输出红外强度图像的CameraLink接口。实施本专利技术的基于旋转偏振片的红外偏振成像测量装置，具有以下有益效果：本专利技术在现有分时型红外偏振成像技术的基础上进行改进，通过多方向起偏单元对目标场景的偏振信息进行检偏滤波，同时通过控制单元使多方向起偏单元能够周期性的顺序变换不同起偏方向，并使其变换速率满足预定的帧速率要求。本专利技术通过对起偏方向变换速度的控制，达到近似同时型红外偏振成像技术的效果，从而在具备了分时型红外偏振成像技术的优势的同时，可用于运动或变化目标场景的测量，是红外偏振成像测量领域一项有意义的突破。本专利技术的测量具有实时性，其能量衰减小，并具有高消光比，可以实现对运动目标场景红外偏振图像的快速精准测量。附图说明图1为根据本专利技术的基于旋转偏振片的红外偏振成像测量装置的示例性框图；图2为根据本专利技术的基于旋转偏振片的红外偏振成像测量装置的示例性结构图；图3为根据本专利技术的多方向起偏单元的示例性结构图；图4为根据本专利技术的偏振片安装位置的示例性示意图；图5为根据本专利技术的偏振片轮及偏振片的外形尺寸示例图；图6为根据本专利技术的箱体的示例性结构图；图7为根据本专利技术的箱体后面板布局示例图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。具体实施方式一、本专利技术的第一方面，提供了一种基于旋转偏振片的红外偏振成像测量装置，结合图1和图2所示，包括红外光学镜头100、多方向起偏单元200、红外焦平面探测器300和控制单元400，所述红外光学镜头100对目标场景的偏振光进行调整获得探测光束；多方向起偏单元200通过改变对探测光束的起偏方向，获得不同起偏方向偏振光束；红外焦平面探测器300对不同起偏方向偏振光束成像，获得不同起偏方向偏振光束的红外强度图像并输出；所述控制单元400用于控制多方向起偏单元200顺序变换起偏方向，使红外焦平面探测器300能够以预定帧速率获得对应于顺序变换起偏方向的不同起偏方向偏振光束的红外强度图像。本实施方式搭建了红外偏振成像的光路结构，所述红外焦平面探测器300的入瞳处通过对应多方向起偏单元200的不同起偏方向获得目标场景的红外强度图像。多方向起偏单元200在控制单元400的控制下，使对应于红外焦平面探测器300入瞳处的光束起偏方向发生改变，当起偏方向改变的速率足够高时，在每一个变换周期内，红外焦平面探测器300获得的多幅红外强度图像可以认为相当于同时型红外偏振成像中在同一时刻获得的目标红外强度图像。对于一个变换周期获得的多幅红外强度图像可以在后续进行处理，计算获得一幅目标场景的红外偏振图像。所述红外光学镜头100用于会聚目标场景的偏振光，使得在红外焦平面探测器300上能够获得清晰的图像。作为示例，红外焦平面探测器300可选用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于旋转偏振片的红外偏振成像测量装置，其特征在于，包括红外光学镜头(100)、多方向起偏单元(200)、红外焦平面探测器(300)和控制单元(400)，所述红外光学镜头(100)对目标场景的偏振光进行调整获得探测光束；多方向起偏单元(200)通过改变对探测光束的起偏方向，获得不同起偏方向偏振光束；红外焦平面探测器(300)对不同起偏方向偏振光束成像，获得不同起偏方向偏振光束的红外强度图像并输出；所述控制单元(400)用于控制多方向起偏单元(200)顺序变换起偏方向，使红外焦平面探测器(300)能够以预定帧速率获得对应于顺序变换起偏方向的不同起偏方向偏振光束的红外强度图像。

【技术特征摘要】
1.一种基于旋转偏振片的红外偏振成像测量装置，其特征在于，包括红外光学镜头(100)、多方向起偏单元(200)、红外焦平面探测器(300)和控制单元(400)，所述红外光学镜头(100)对目标场景的偏振光进行调整获得探测光束；多方向起偏单元(200)通过改变对探测光束的起偏方向，获得不同起偏方向偏振光束；红外焦平面探测器(300)对不同起偏方向偏振光束成像，获得不同起偏方向偏振光束的红外强度图像并输出；所述控制单元(400)用于控制多方向起偏单元(200)顺序变换起偏方向，使红外焦平面探测器(300)能够以预定帧速率获得对应于顺序变换起偏方向的不同起偏方向偏振光束的红外强度图像。2.根据权利要求1所述的基于旋转偏振片的红外偏振成像测量装置，其特征在于，所述多方向起偏单元(200)包括偏振片轮(210)、伺服电机(220)、电机齿轮轴(230)、偏振片齿轮轴(240)、多个偏振片(250)和编码器(260)，所述伺服电机(220)在控制单元(400)的控制下依次通过电机齿轮轴(230)和偏振片齿轮轴(240)驱动偏振片轮(210)的转轴转动，从而带动偏振片轮(210)转动；多个偏振片(250)沿圆周方向均匀分布在偏振片轮(210)上；编码器(260)通过弹性联轴器与偏振片轮(210)的转轴连接。3.根据权利要求2所述的基于旋转偏振片的红外偏振成像测量装置，其特征在于，所述多个偏振片(250)包括三个偏振片(250)，三个偏振片(250)在偏振片轮(210)上的安装方式包括：三个偏振片(250...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨敏，徐文斌，李军伟，郑崇，修鹏，孙宪中，刘菁，
申请(专利权)人：北京环境特性研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11