[发明专利]红外波段的偏振分孔径和多光谱成像装置

说明书

本发明涉及偏振分孔径成像和多光谱成像等领域，为了有效抑制背景红外辐射的干扰，提高光学系统探测目标的灵敏度，本发明旨在提出一种红外波段的偏振分孔径和多光谱成像技术，并基于此技术实现多维度红外成像系统。为此，本发明采取的技术方案是，红外波段的偏振分孔径和多光谱成像装置,目标与背景的红外辐射光场首先通过4个大小相等的孔径光阑分为4个通道进行传播，在各个通道内分别经过以不同角度放置的偏振片后进行一次成像；然后再通过旋转式滤光片选择设定的波段以设定的放大倍率二次成像在红外探测器上。本发明主要应用于偏振分孔径成像和多光谱成像场合。

技术领域

本发明涉及偏振分孔径成像和多光谱成像等领域，适用于红外波段的多维度光学成像系统。

背景技术

随着光电对抗技术的发展，各种红外伪装措施特别是红外迷彩的应用，使目标和背景的辐射特性发生了较大改变，严重影响了红外成像系统的识别能力。偏振特性和光谱信息是红外成像中新的自由度，能够极大提升红外成像系统的目标识别能力及仪器精度。在红外偏振成像中，利用目标物辐射的偏振度信息，可以提高成像系统在复杂背景下对目标的探测和识别能力。例如，在恶劣天气的背景下，偏振成像可以提高成像系统的透雾能力；成像系统应用于海面探测时，偏振成像可以消除耀斑的干扰等等。在红外多光谱成像中，不仅可以获取成像目标的几何形状信息，也可以识别目标的光谱特征差异，使目标和背景之间的对比度反差增大，可有效抑制背景杂波，分辨真假目标，提高系统目标的识别能力。

发明内容

为克服现有技术的不足，为了有效抑制背景红外辐射的干扰，提高光学系统探测目标的灵敏度，本发明旨在提出一种红外波段的偏振分孔径和多光谱成像技术，并基于此技术实现多维度红外成像系统。为此，本发明采取的技术方案是，红外波段的偏振分孔径和多光谱成像装置,目标与背景的红外辐射光场首先通过4个大小相等的孔径光阑分为4个通道进行传播，在各个通道内分别经过以不同角度放置的偏振片后进行一次成像；然后再通过旋转式滤光片选择设定的波段以设定的放大倍率二次成像在红外探测器上。

由偏振成像子系统、合像子系统、光谱分选子系统及探测装置四部分组成；

所述的合像子系统实现将偏振方向不同的四幅中间像耦合到焦平面探测器上的功能，具放大倍率；

所述的光谱分选子系统是一个旋转式滤光片，用于实现频域多光谱成像；

所述的探测装置为制冷型红外焦平面探测器，实现对红外辐射光场的探测；

所述的偏振成像子系统中通过一体化的场镜偏折光线，实现像方远心光路，实现后续的光瞳衔接；每个偏振片在各自的子通道中倾斜角度放置。

所述的合像子系统采用物方远心结构，其物高为偏振成像子系统的像高。

所述的光谱分选子系统的核心是在空间中合理排布的多个不同波段的滤光片，并将滤光片放置于合像子系统的第一像面处。

合像子系统中通过设置物方远心光路，实现偏振成像子系统与合像子系统的光瞳匹配；通过设置一定的系统放大率，使偏振成像子系统的光阑与后续冷阑的高度满足入瞳与出瞳的物象关系，从而控制光线在冷阑上的高度。

本发明的特点及有益效果是：

此多维度红外成像系统将偏振分孔径成像与多光谱成像有机地融合在一起，同时获取目标物的偏振特性与光谱特性，有效提高了在复杂环境下获取清晰目标的可靠度。

单个探测器实现四通道探测，并保证了像面的一致性。本发明中四路通道的红外辐射光场分别成像在探测器的四个不同的位置上，不但保证了图像充满探测面且达到了四副图像保持一致的目的。

本系统采用二次成像结构，将偏振成像子系统的出瞳以一定倍率再次成像在探测器的冷光阑处。同时，偏振成像子系统采用了像方远心光路的设计，合像子系统采用了物方远心光路的设计，整体光学系统实现了光瞳匹配，保证了冷光阑100％的效率，隔离了非场景内的额外热辐射。