[发明专利]一种兼容F卡口镜头的紧凑型多波段全偏振成像装置

说明书

本发明公开一种兼容F卡口镜头的紧凑型多波段全偏振成像装置，包括相互耦合连接的前置旋转圆盘和后置固定圆盘，所述前置旋转圆盘设置有F卡口转接环，用于连接镜头；所述前置旋转圆盘和后置固定圆盘之间依次设置有滤波转轮、1/4波片旋转单元和线偏振片单元；所述滤波转轮通过滤波转轮固定轴与后置固定圆盘相连，所述后置固定圆盘上设置有CCD靶面连接环；所述CCD靶面连接环的内端面与1/4波片旋转单元连接，外端面与CCD探测器靶面连接；所述线偏振片单元安装在CCD靶面连接环内，该装置前端能够兼容市场上的F卡口镜头，光学系统孔径能够使用通用尺寸元件，实现较高精度的全偏振信息测量。

技术领域

本发明涉及偏振成像探测领域，具体涉及一种兼容F卡口镜头的紧凑型多波段全偏振成像装置。

背景技术

光波包含了振幅、波长、相位、偏振四种独立的信息，偏振信息已经被证明能够有效提高目标与背景的对比度，可以同时获取目标的外观特性、材料复折射率和表面粗糙度等多维信息，具有“弱光强化、强光弱化”的新特征。偏振态常用斯托克斯矢量表征，偏振遥感等领域往往只使用前三个分量，但是在某些应用领域(如水下成像、去雾检测等)，第四个圆偏分量是不能忽略的，能够获取斯托克斯矢量的全部四个分量的技术称为全偏振成像。因此，研制高精度的偏振测量仪、全偏振成像设备等科学仪器成为了人们始终追求的目标。

现有全偏振成像方法主要是同时偏振成像和分时偏振成像。同时偏振成像采用多组偏振探测单元同时获取目标的偏振信息，但体积庞大，光学系统复杂、定标难度大，导致获取偏振信息的精度不高，一般应用于偏振精度要求不高的场合；而分时偏振成像采用单组偏振探测单元多次获取偏振信息，优点是体积小结构紧凑、具备精简的最优光学系统，性能稳定，易得到较高的定标精度，一般定位于科研级高精度的偏振测量。

经检索发现，2018年韩宏伟公开的《一种同时全偏振成像装置以及方法》，授权公布号CN109343230A，能够获得全偏振信息，体积较大、结构较复杂，各偏振探测单元光学性能的不一致性是该方法在偏振探测中无法消除的误差因素，造成偏振信息探测精度不高。2020年冯斌等公开的《分焦平面偏振探测器的制作方法及正交偏振图像获取方法》，授权公布号CN111664943B，该方式是将微阵列偏振片封装在探测器像元前，具有更小的体积和重量，但空间分辨率低，消光比低，精度不高。

经检索发现，2015年公开的《一种紧凑型多波段全偏振成像的自动化装置》，授权公布号CN104535187A，能够进行滤波片、相位延迟片和偏振片等偏振元件的多角度组合，但是由三个电机分别对偏振元件进行驱动，也增加了整个镜头系统的振动幅度，降低了偏振成像的精度。

对于获取静态目标偏振信息而言，兼顾体积、成本、空间分辨率和偏振精度来看，分时偏振成像是最佳的选择。而光学系统的偏振态变化、高斯噪声、泊松噪声和偏振元件特性(消光比、相位延迟量)等问题，对偏振信息的测量精度有重要的影响，需要探索一套通用和精度容易提高的解决方案。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种兼容F卡口镜头的紧凑型多波段全偏振成像装置，该装置前端能够兼容市场上的F卡口镜头，可实现可见光、近红外波段的多波段全偏振参数测量。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种兼容F卡口镜头的紧凑型多波段全偏振成像装置，包括相互耦合连接的前置旋转圆盘和后置固定圆盘，所述前置旋转圆盘设置有F卡口转接环，用于连接镜头；所述前置旋转圆盘和后置固定圆盘之间依次设置有滤波转轮、1/4波片旋转单元和线偏振片单元；所述滤波转轮通过滤波转轮固定轴与后置固定圆盘相连，所述后置固定圆盘上设置有CCD靶面连接环；所述CCD靶面连接环的内端面与1/4波片旋转单元连接，外端面与CCD探测器靶面连接；所述线偏振片单元安装在CCD靶面连接环内。