一种同时偏振成像探测系统技术方案

一种同时偏振成像探测系统，包括沿光路依次设置的物镜、偏振阵列器、中继透镜和焦平面阵列，所述偏振阵列器设于所述物镜的成像像面处，所述偏振阵列器经过所述中继透镜成像于所述焦平面阵列处，所述偏振阵列器与所述焦平面阵列共轭成像；所述偏振阵列器包括在同一基底平面上呈阵列排列的多个偏振单元。上述同时偏振成像探测系统可对运动目标进行偏振成像，具有较强的适应性，结构轻小紧凑。

A simultaneous polarization imaging detection system

A simultaneous polarization imaging detection system consists of an objective lens, a polarization array, a relay lens, and a focal plane array arranged along the optical path. The polarizer is located at the imaging plane of the objective lens, and the polarizer is imaging at the focal plane array through the relay lens. The focal plane array conjugate imaging comprises a plurality of polarization units arranged arrayed on the same substrate plane. The polarization imaging detection system is capable of polarizing imaging of moving targets, with strong adaptability and compact structure.

【技术实现步骤摘要】
一种同时偏振成像探测系统
本专利技术涉及成像探测系统
，尤其涉及一种同时偏振成像探测系统。
技术介绍
偏振光学成像主要是通过拍摄多幅经不同检偏器调制后的强度图像，并进行偏振信息提取来实现的。特别适合隐身、虚假目标的探测识别，在雾霾、烟尘等恶劣环境下能够提高光电探测设备的目标探测识别能力。根据获取图像方式的不同，现行的偏振光学成像系统主要分为两大类：分时偏振成像系统和同时偏振成像系统。其中，分时偏振成像系统结构相对简单，适用于对静止目标进行偏振成像，主要用于偏振成像的原理性验证。同时偏振成像系统结构复杂，可对运动目标进行偏振成像，具有较强的适应性。偏振成像一般可分为振幅分光成像系统、孔径分光成像系统和焦平面分光成像系统。振幅分光成像系统一般利用棱镜进行分光和偏振调制，各分光光路需独立设计并采用多个探测器进行成像。孔径分光系统采用前置望远系统，通过对孔径不同区域分别进行偏振调制后成像在单探测器的不同位置，从而实现同时偏振成像。焦平面分光成像系统与前两种系统不同，并不对相机的光学部分进行改造，而是对探测器进行改造。然而，传统的偏振成像系统一般结构较为复杂，体积较大。
技术实现思路
鉴于此，有必要提供一种轻小紧凑型的同时偏振成像探测系统。一种同时偏振成像探测系统，包括沿光路依次设置的物镜、偏振阵列器、中继透镜和焦平面阵列，所述偏振阵列器设于所述物镜的成像像面处，所述偏振阵列器经过所述中继透镜成像于所述焦平面阵列处，所述偏振阵列器与所述焦平面阵列共轭成像；所述偏振阵列器包括在同一基底平面上呈阵列排列的多个偏振单元。在一个实施例中，所述偏振单元包括四个大小相同的微偏振片，其中至少三个所述微偏振片具有不同透偏振方向。在一个实施例中，所述偏振单元包括三个大小相同且具有不同透偏振方向的微偏振片和一个与所述微偏振片大小相同但无特定透偏振方向的非偏振片。在一个实施例中，所述偏振阵列器的每个偏振片的大小与所述焦平面阵列的像素大小成比例，所述比例与所述中继透镜的放大倍率相关。在一个实施例中，所述偏振阵列器的每个偏振片的大小通过所述中继透镜的缩放以后，投影到所述焦平面阵列上，所述偏振阵列器的每个偏振片的投影大小与所述焦平面阵列的像素大小相同。在一个实施例中，所述偏振阵列器投影到所述焦平面阵列的整体大小与所述焦平面阵列的大小相同。在一个实施例中，所述偏振阵列器的行列数量与所述焦平面阵列像素的行列数量相同。上述同时偏振成像探测系统可对运动目标进行偏振成像，具有较强的适应性，结构轻小紧凑，且上述同时偏振成像探测系统采用不同比例投影的方式，不受微偏振片大小的影响，可以提升偏振探测效果。附图说明图1为一实施方式的同时偏振成像探测系统的结构示意图；图2为一实施方式的偏振阵列器的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，一实施方式的同时偏振成像探测系统100，包括沿光路依次设置的物镜10、偏振阵列器20、中继透镜30和焦平面阵列40，偏振阵列器20设于物镜10的成像像面处，偏振阵列器20经过中继透镜30成像于焦平面阵列40处，偏振阵列器20与焦平面阵列40共轭成像。请同时参考图2，偏振阵列器20包括在同一基底平面上呈阵列排列的多个偏振单元22。在一个实施方式中，偏振单元22包括四个大小相同的微偏振片，其中至少三个微偏振片具有不同透偏振方向。在如图2所示的实施例中，四个微偏振片分别为微偏振片A、微偏振片B、微偏振片C和微偏振片D。四个微偏振片共平面且呈矩形分布。在本实施方式中，将0°微偏振片、45°微偏振片、90°微偏振片和135°微偏振片按顺时针排布，构成偏振单元22。可以理解，四个微偏振片的排列方式以及微偏振片的角度并不限于图2中所示的方式。在另一个实施方式中，偏振单元22包括三个大小相同且具有不同透偏振方向的微偏振片和一个与上述微偏振片大小相同但无特定透偏振方向的非偏振片。上述三个微偏振片和一个非偏振片共平面且呈矩形分布。在图1所示的实施方式中，偏振阵列器20的每个偏振片的大小与焦平面阵列40的像素大小成比例，比例与中继透镜30的放大倍率相关。进一步的，偏振阵列器20的每个偏振片的大小通过中继透镜30的缩放以后，投影到焦平面阵列40上，偏振阵列器20的每个偏振片的投影大小与焦平面阵列40的像素大小相同。偏振阵列器20和焦平面阵列40组合灵活，不受偏振阵列器40制作规模的限制。在一个实施例中，偏振阵列器20的行列数量与焦平面阵列40像素的行列数量相同。即偏振阵列器20所具有的微偏振片的数量和焦平面阵列40的像素的数量相同。可以理解，在另一个实施例中，焦平面阵列40的像素的数量也可以多于偏振阵列器20所具有的微偏振片的数量。在其他实施中，焦平面阵列40的像素的数量也可以小于偏振阵列器20所具有的微偏振片的数量，只要满足目标的偏振特性图像能被焦平面阵列40接收即可。如果焦平面阵列40的像素的数量多于偏振阵列器20所具有的微偏振片的数量，焦平面阵列40其他视场部分可进行非偏振成像。如果焦平面阵列40的像素的数量少于偏振阵列器20所具有的微偏振片的数量，更方便偏振阵列器20与焦平面阵列40之间的对准装调。在一个实施例中，偏振阵列器20投影到焦平面阵列40的整体大小与焦平面阵列40的大小相同。可以理解，在其他实施例中，偏振阵列器20投影到焦平面阵列40的整体大小也可以小于焦平面阵列40的大小。此外，偏振阵列器20投影到焦平面阵列40的整体大小也可以大于焦平面阵列40的大小。只要目标的偏振特性图像能被焦平面阵列40接收即可。上述同时偏振成像探测系统100，目标光束通过物镜10后，在偏振阵列器20处成像，通过偏振阵列器20变成不同偏振方向的偏振光，再透过中继透镜30投影到焦平面阵列40上，可以使焦平面阵列40的不同像素点接收到不同偏振调制的强度图像，再通过插值法和偏振理论计算得到目标的偏振特性图像。上述同时偏振成像探测系统100可对运动目标进行偏振成像，具有较强的适应性，结构轻小紧凑。上述同时偏振成像探测系统100，具有以下优点：(1)可以更换不同的探测器，适用性强。而传统的分焦平面法都是在工业级探测器上实现的，在科学级上还没有相关产品。(2)对于红外探测器，一般都采用杜瓦制冷方式，造价昂贵，通过采用上述同时偏振成像探测系统100，可在不改变原有探测器结构的情况下，实现同时偏振成像，简易方便，容易实现。(3)传统的焦平面分光成像系统，微偏振片的大小必须与探测器像素大小相同，由于微偏振片大小受限，其消光比性能受限，所以偏振效果受限。上述同时偏振成像探测系统100采用不同比例投影的方式，不受微偏振片大小的影响，可以提升偏振探测效果。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同时偏振成像探测系统，其特征在于，包括沿光路依次设置的物镜、偏振阵列器、中继透镜和焦平面阵列，所述偏振阵列器设于所述物镜的成像像面处，所述偏振阵列器经过所述中继透镜成像于所述焦平面阵列处，所述偏振阵列器与所述焦平面阵列共轭成像；所述偏振阵列器包括在同一基底平面上呈阵列排列的多个偏振单元。

【技术特征摘要】
1.一种同时偏振成像探测系统，其特征在于，包括沿光路依次设置的物镜、偏振阵列器、中继透镜和焦平面阵列，所述偏振阵列器设于所述物镜的成像像面处，所述偏振阵列器经过所述中继透镜成像于所述焦平面阵列处，所述偏振阵列器与所述焦平面阵列共轭成像；所述偏振阵列器包括在同一基底平面上呈阵列排列的多个偏振单元。2.如权利要求1所述的同时偏振成像探测系统，其特征在于，所述偏振单元包括四个大小相同的微偏振片，其中至少三个所述微偏振片具有不同透偏振方向。3.如权利要求1所述的同时偏振成像探测系统，其特征在于，所述偏振单元包括三个大小相同且具有不同透偏振方向的微偏振片和一个与所述微偏振片大小相同但无特定透偏振方向的非偏振片。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建立，张振铎，刘欣悦，张景旭，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22