本实用新型专利技术涉及一种紧凑型多波段全偏振成像的自动化装置，其特征包括镜头固定架、滤波转轮、1/4波片单元、线偏振片单元、准直镜头和电机系统。电机系统控制滤波转轮选通当前波段，旋转1/4波片单元和线偏振片单元，控制电路触发CCD快门成像，获得当前波段的偏振图像，通过自动旋转滤波转轮实现多波段全偏振成像。该装置将滤波转轮、1/4波片单元、线偏振片单元以及步进电机等组件固定在镜头固定架上，具有光学结构精简、体积紧凑、功耗低、成本低廉等优点，为便携式光谱偏振成像仪实现提供了可能。该装置可进行滤波片、相位延迟片和偏振片等偏振元件的多角度组合，对研究光学系统中偏振态变化、多波段全偏振参数测量等问题具有重要的应用价值。
【技术实现步骤摘要】
本技术属于偏振成像探测领域，具体涉及一种紧凑型多波段全偏振成像的自 动化装置。
技术介绍
偏振成像技术主要用于获取目标的Stokes矢量图像，根据获取偏振图像的方法， 偏振成像主要分为时序偏振成像、干涉型偏振成像和空域偏振成像。时序偏振成像，是通过 旋转偏振元件获得不同角度的偏振图或通过调制器件改变偏振元件的偏振特性成像，优点 是光学结构简单，成本低廉等优点，缺点是不能处理运动目标。干涉型偏振成像，普遍存在 复色光或者宽波段成像时不同波长间的串扰问题，主要用于单个波长偏振成像系统，而且 傅里叶变换和逆变换等运算，增加了数据处理的复杂度。 目前获取偏振图像主要采用空域偏振成像方法，解决了时序偏振成像方法中因为 多次测量存在的问题，但各个偏振探测单元（光学系统，探测器等）性能的不一致性是该 方法在偏振探测中无法消除的误差因素，造成其探测精度不高，并且光学系统复杂，体积较 大，造价昂贵。国内较早的是2002年安徽光机所设计的三个CCD成像的《偏振成像装置》公 开号为CN2569177Y，三个偏振片方向为0°、60°、120°固定放置，属于画幅式偏振成像探 测装置，结构较复杂，体积较大，且只能测量三个偏振参数。2013年苏州大学沈为民等公开 了《一种用于偏振成像仪的分孔径光学镜头》，公开号为CN103197403A，采用偏心离轴的光 学设计，四通道单C⑶全偏振成像，四个偏振片方向为0°、45°、90°、135°固定放置，但 各通道信号到达CCD的信息容易相互影响导致测量精度下降。可以看出，目前空域偏振成 像大多是采用固定偏振元件方向（线偏振片，1/4波片等）的成像方法，从影响偏振成像的 机理来看，偏振元件的特性、偏振元件在光学系统中的方向、目标光线在成像光学系统中传 输的偏振态的变化以及系统定标等问题，对偏振参数测量的精度有重要的影响。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种紧凑型多波段全偏振成像的自动化装置，精简全 偏振成像光学结构，使之能够进行滤波片、相位延迟片和偏振片等偏振元件的多角度组合 的可见光、近红外波段的多波段全偏振参数测量。 实现本技术目的技术解决方案为：一种紧凑型多波段全偏振成像的自动化装 置，包括镜头固定架、准直镜头、电机系统、滤波转轮、1/4波片单元和线偏振片单元；镜头 固定架包括开口圆筒、电机固定板、弧形连接板和后置圆筒，开口圆筒为顶壁开口，开口处 分别连接两块平行设置的电机固定板，准直镜头设置在镜头固定架的开口圆筒端部，开口 圆筒另一端通过弧形连接板与后置圆筒连接，开口圆筒与弧形连接板的连接处与开口圆筒 的顶壁开口端相对；1/4波片单元设置在后置圆筒与弧形连接板连接的端部，线偏振片单 元设置在后置圆筒远离弧形连接板连接的一端；电机系统包括第一步进电机、第二步进电 机和第三步进电机，第一步进电机通过电机固定板固定，第一步进电机的电机轴穿过滤波 转轮中心，使得滤波转轮位于弧形连接板上方，第二步进电机和第三步进电机均固定在后 置圆筒外壁，第二步进电机的电机轴与/波片单元连接，第三步进电机的电机轴与线偏振 片单元连接。 上述1/4波片单元包括第一固定圆环、第一活动圆环、第一皮带和1/4波片；1/4 波片固定在第一活动圆环上，第一活动圆环与第一固定圆环活动连接，第一皮带套在第一 活动圆环外壁，并与第二步进电机的电机轴连接，第二步进电机的电机轴转动，带动第一皮 带使得第一活动圆环绕第一固定圆环转动，第一固定圆环固定在后置圆筒与弧形连接板连 接的一端。 上述线偏振片单元包括第二固定圆环、第二活动圆环、第二皮带和线偏振片，线偏 振片固定在第二活动圆环上，第二活动圆环与第二固定圆环活动连接，第二皮带套在第二 活动圆环外壁，并与第三步进电机的电机轴连接，第三步进电机的电机轴转动，带动第二皮 带使得第二活动圆环绕第二固定圆环转动，第二固定圆环固定在后置圆筒远离弧形连接板 连接的一端。 上述开口圆筒、弧形连接板和后置圆筒的直径均相同。 上述滤波转轮，沿滤波转轮中心，均匀分布六个滤波孔在滤波转盘上，滤波孔内设 有滤波片；滤波转轮转动时，位于滤波转轮最低点的滤波片中心与准直镜头共光轴。 上述弧形连接板连接面等高。 本技术与现有技术相比，其显著优点： (1)紧凑型结构。镜头固定架将准直透镜、滤波转轮、1/4波片单元、线偏振片单 元、第一步进电机、第二步进电机和第三步进电机固定于一个紧凑型整体。该装置（含已安 装的电机长度）的总长度小于100mm，高和宽分别小于90mm，电机采用12V IA蓄电池供电， 具有光学结构紧凑、体积小，功耗低等优点，为便携式光谱偏振成像仪实现提供了可能。 (2)自动控制与多角度组合。电机系统自动控制滤波转轮、1/4波片单元和线偏振 片单元旋转，实现自动获取不同波段、不同1/4波片方向、不同偏振片方向的全偏振图像。 能够达到稳定可靠、节省人力，降低成本的目的。该装置可进行滤波片、相位延迟片和偏振 片等偏振元件的多角度组合，对研宄光学系统中偏振态变化、多波段全偏振参数测量等问 题具有重要的应用价值。 (3)全偏振参数测量。利用该装置配合C⑶探测器可以对同一个场景目标实现包 含V分量的可见光、近红外等波段全偏振成像，能够获取目标像元对应的强度信息、谱偏振 信息的多波段图像立方体信息，包含目标不同波段的像元辐射强度、斯托克斯参数中的I 分量、Q分量、U分量、V分量、线偏振度分量、圆偏振度分量、偏振角分量和椭偏角分量等重 要偏振参数，对探宄影响偏振检测的相关因素、有效实施目标偏振检测或对抗具有重要意 义。【附图说明】 图1为本技术应用于多波段全偏振成像的原理图。 图2为本技术的整体结构示意图。 图3为本技术的镜头固定架结构图。 图4为本技术的1/4波片单元结构图。 图5为本技术的线偏振片单元结构图。 图6为本技术的实施例的镜头固定架的尺寸图（单位mm)。 图7为本技术的实施例的滤波转轮尺寸图（单位mm)。【具体实施方式】 下面结合附图对本技术作进一步详细描述。 结合图2,一种紧凑型多波段全偏振成像的自动化装置，包括镜头固定架1、准直 镜头2、电机系统3、滤波转轮4、1/4波片单元107和线偏振片单元108。镜头固定架1将准 直透镜2、滤波转轮4、1/4波片单元107、线偏振片单元108、第一步进电机301、第二步进电 机302和第三步进电机303固定于一个紧凑型整体。整体装置（含已安装的电机长度）的 总长度小于100mm，高和宽分别小于90mm。 结合图3,上述镜头固定架1包括开口圆筒101、电机固定板102、弧形连接板103 和后置圆筒106。开口圆筒101为顶壁开口，开口处分别连接两块平行设置的电机固定板 102,准直镜头2设置在镜头固定架1的开口圆筒101端部，开口圆筒101另一端通过弧形 连接板103与后置圆筒106连接，开口圆筒101与弧形连接板103的连接处与开口圆筒101 的顶壁开口端相对。1/4波片单元107设置在后置圆筒106与弧形连接板103连接的端部， 线偏振片单元108设置在后置圆筒106远离弧形连接板103连接的一端；电机系统3包括 第一步进电机301、第二步进电机302和第三步进电机303,第本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种紧凑型多波段全偏振成像的自动化装置，其特征在于：包括镜头固定架（1）、准直镜头（2）、电机系统（3）、滤波转轮（4）、1/4波片单元（107）和线偏振片单元（108）；镜头固定架（1）包括开口圆筒（101）、电机固定板（102）、弧形连接板（103）和后置圆筒（106），开口圆筒（101）为顶壁开口，开口处分别连接两块平行设置的电机固定板（102），准直镜头（2）设置在镜头固定架（1）的开口圆筒（101）端部，开口圆筒（101）另一端通过弧形连接板（103）与后置圆筒（106）连接，开口圆筒（101）与弧形连接板（103）的连接处与开口圆筒（101）的顶壁开口端相对；1/4波片单元（107）设置在后置圆筒（106）与弧形连接板（103）连接的端部，线偏振片单元（108）设置在后置圆筒（106）远离弧形连接板（103）连接的一端；电机系统（3）包括第一步进电机301、第二步进电机（302）和第三步进电机（303），第一步进电机301通过电机固定板（102）固定，第一步进电机301的电机轴穿过滤波转轮（4）中心，使得滤波转轮（4）位于弧形连接板（103）上方，第二步进电机（302）和第三步进电机（303）均固定在后置圆筒（106）外壁，第二步进电机（302）的电机轴与1/4波片单元（107）连接，第三步进电机（303）的电机轴与线偏振片单元（108）连接。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄雁华，武文远，胡澄，龚艳春，戴斌飞，何苏红，陈磊，
申请(专利权)人：中国人民解放军理工大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32
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