[发明专利]一种扩展目标实时分视场偏振测量系统及方法

说明书

本发明公开了一种扩展目标实时分视场偏振测量系统及方法，测量系统包括镜头和相机；所述镜头的光圈位置设置光学元件；所述光学元件为正方形；该正方形包括四个边长相等的小正方形偏振片，其中一个小正方形偏振片上覆盖有正方形消色差1/4波片，且沿着镜头入射光方向看去，所述正方形消色差1/4波片位于小正方形偏振片的前方，另外三个小正方形偏振片中，相邻两个小正方形偏振片的偏振方向的夹角为60°；滤光片位于镜头和相机之间，且所述滤光片安装于镜头的后端；镜头的成像面上设置有形状与所述光学元件形状匹配的微透镜阵列；所述相机的感光面位于所述微透镜阵列的后焦面上。本发明不但可以测量全偏振光，而且在目标场景只存在线偏振光时可直接转为线偏振成像模式。

技术领域

本发明涉及偏振成像技术领域，特别是一种针对扩展目标的实时分视场偏振测量系统及方法。

背景技术

光是振动平面和其传播方向相垂直的横波，如果光的振动方向并不是无规律的，我们称其具有偏振性。由于人眼的生理结构不具备探测偏振光的能力，人们为了能够看到偏振光需要借助于专用的偏振成像设备，称之为偏振相机。文献【1】公开了一种基于光场相机和四象限偏振片的实时偏振成像系统和方法，实现了一次拍摄下的对大视场扩展目标偏振度和偏振角的同时测量，但是该方法只能测量线偏振光，对圆偏振光没有感知能力。文献【2】使用四象限偏振调制元件和四象限探测器实现了目标辐射的全偏振探测，但是该方法只能对点目标实施测量，不适用于扩展目标。文献【3】在文献【1】的基础上进行了改进，在光圈处使用了四分区消色差延迟板+线偏振片的结构，目的是实现对扩展目标全偏振光的快照式测量。

文献【3】中涉及的消色差延迟板，也称为消色差波片。受其实现原理的限制，它能够正常工作的光谱范围较窄，而且对光线入射角的要求也较为苛刻：当入射光偏离镜头主光轴一定角度以后，其相位延迟精度会显著降低。因此，使用文献【3】所述系统对扩展目标成像时，对于偏离视场中心的目标，偏振测量的精度很低甚至完全失效。而文献【1】中提到的四象限偏振片是直接由线偏振片拼接而成，不存在光线可用接收角太小的问题，几乎对任意方向射入的光线都能起到良好的偏振效果，同时，线偏振片可用的光谱范围也比消色差延迟板要宽得多。因此，考虑到自然界的光线绝大部分只含有线偏振成分，这意味着在绝大多数情况下，文献【3】所公开的基于消色差延迟板的偏振测量系统精度要低于文献【1】所公开的基于线偏振片的偏振测量系统。

综上所述，现有技术条件下缺乏即可实现高精度、宽谱段、大视场的线偏振测量，同时又能兼顾对圆偏振光测量能力的实时全偏振成像系统及方法。

参考文献：

1国家发明专利申请，“基于四象限偏振片的天空偏振模式探测方法与系统”,申请号：201510639950.3.

2何超,常金涛,王勇等,基于四象限探测器的斯托克斯向量测量仪[J],红外与毫米波学报，2016，35(1):57-62.

3国家发明专利申请，“快照式紧凑噪声免疫型光场成像全偏振光谱探测装置及方法”，申请号：201710097593.1.

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术不足，提供一种针对扩展目标的实时分视场偏振测量系统及方法，不但可以测量全偏振光，而且在目标场景只存在线偏振光时可直接转为线偏振成像模式，并实现大视场、宽光谱、高精度的线偏振测量。