[发明专利]一种用于水下偏振成像的分孔径光学镜头

说明书

本发明涉及一种用于水下偏振成像的分孔径光学镜头，该镜头结构中，偏振元件组包括三个线偏振通道和一个圆偏振通道，三个线偏振通道均包括一第一线偏振片和一平板玻璃，沿光路方向依次为第一线偏振片和平板玻璃，三第一线偏振片的起偏角分别为0°、60°和120°。圆偏振通道包括一第二线偏振片和一1/4波片，沿光路方向依次为第二线偏振片和1/4波片。三线偏振通道和一圆偏振通道分别上、下、前、后偏离共孔径前组镜头的光轴对称设置，四个通道后沿各自的光路方向分别设有一子孔径镜头组，探测器设置在四个通道共同的像面位置。本发明具有结构紧凑，图像获取速度快，受外界扰动小，偏振精度高等优点。本发明尤其适用于实时探测水下运动或变化的物体。

技术领域

本发明属于水下光学成像技术领域，涉及一种用于水下偏振成像的分孔径光学镜头。

背景技术

水下成像是一项很有意义的工作，由于偏振图像信息可以提供探测目标的表面特性、遮蔽及粗糙度等物理特征，因此，利用水下偏振成像可以提高水下目标在杂乱背景下的识别率，可识别传统水下镜头成像技术难以探测的目标，增大了成像距离和探测深度，提高了图像的对比度和清晰度。

目前，水下偏振成像系统大多借鉴遥感偏振成像，采用旋转偏振片式的分时偏振成像装置来获取多角度的偏振图像，进而求解目标的偏振特性。分时偏振成像操作麻烦，需进行多次成像，因而较为适用于探测静止场景，而水下扰动明显(水具有特殊的光学特性，其折射率为1.33，阿贝数为55.80，具有扰动性，进行水下目标探测时，由于水对光的吸收和散射导致光在水介质传播中的衰减，在探测器上成像时目标物的对比度低且模糊不清)，分时偏振成像易受水下扰动影响，不能真实的反映被探测水下目标的偏振特性，因而成像质量较差。

发明内容

本发明提出一种结构紧凑、并可通过一次曝光同时获得三个线偏振图像和圆偏振图像的适用于水下偏振成像的分孔径光学镜头，水下成像质量高。

本发明所采用的技术方案为：

一种用于水下偏振成像的分孔径光学镜头，包括沿光路方向依次设置的平板型隔水玻璃、共孔径前组镜头、偏振元件组、子孔径镜头组和探测器；

所述偏振元件组包括三个线偏振通道和一个圆偏振通道，所述三个线偏振通道均包括一第一线偏振片和一平板玻璃，沿光路方向依次为所述第一线偏振片和所述平板玻璃，三第一线偏振片的起偏角分别为0°、60°和120°；所述圆偏振通道包括一第二线偏振片和一1/4波片，沿光路方向依次为所述第二线偏振片和所述1/4波片；

所述三个线偏振通道和所述一个圆偏振通道分别上、下、前、后偏离所述共孔径前组镜头的光轴对称设置，四个通道后沿各自的光路方向分别设有一所述子孔径镜头组，所述探测器设置在所述四个通道共同的像面位置。

进一步地，所述第一线偏振片、所述平板玻璃、所述第二线偏振片和所述1/4波片的厚度均为1mm。

进一步地，所述共孔径前组镜头为分离三片式镜头组，包括同轴依次排布的第一透镜、第二透镜和第三透镜；

所述第一透镜的前表面曲率半径为43.28mm，后表面曲率半径为53.44mm，厚度为8.19mm；所述第二透镜为双胶合透镜，前表面曲率半径为23.32mm，胶合表面曲率半径为124.30mm，后表面曲率半径为16.10mm，前胶合厚度为10.96mm，后胶合厚度为2.56mm；所述第三透镜为双胶合透镜，前表面曲率半径为-32.33mm，胶合表面曲率半径为41.68mm，后表面曲率半径为-76.08mm，前胶合厚度为10.0mm，后胶合厚度为10.0mm。

进一步地，所述子孔径镜头组为分离三片式镜头组，包括同轴依次排布的第四透镜、第五透镜和第六透镜；