[发明专利]基于旋转偏振片的红外偏振成像测量装置

说明书

本发明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。本发明可用于运动或变化目标场景的测量。

技术领域

本发明涉及红外偏振成像测量技术领域，尤其涉及一种基于旋转偏振片的红外偏振成像测量装置。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明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。

在根据本发明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。

在根据本发明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°。