中波红外四偏振态同时成像光学系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110207823A(43)申请公布日2019.09.06(21)申请号201910209179.4(22)申请日2019.03.19(71)申请人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号(72)发明人谢洪波杨磊孟庆斌苏永鹏朱猛(74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201代理人刘国威(51)Int.Cl.G01J3/447(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称中波红外四偏振态同时成像光学系统(57)摘要本发明涉及红外偏振成像领域，为提出一种工作在中波红外波段，成像质量高，图像一致性好，数据处理方便的中波红外偏振成像系统，本发明，中波红外四偏振态同时成像光学系统，由前置视场限制模块、视场分离模块、合像模块以及制冷型红外探测器构成，所述的前置视场限制模块为开普勒式的望远系统，前端为光辐射的入射端，后端为光辐射的出射端，目标辐射通过望远系统得到压缩的准直光束，入射到视场分离模块；所述的视场分离模块由四个相同的光路组成，从视场分离模块出射的光成四个相同的像，从四路光路中出射的光经过所述的合像模块，将所述视场分离模块所成的实像耦合到制冷型探测器上。本发明主要应用于中波红外偏振成像场合。CN110207823ACN110207823A权利要求书1/1页1.一种中波红外四偏振态同时成像光学系统，其特征是，由前置视场限制模块、视场分离模块、合像模块以及制冷型红外探测器构成，所述的前置视场限制模块为开普勒式的望远系统，前端为光辐射的入射端，后端为光辐射的出射端，目标辐射通过望远系统得到压缩的准直光束，入射到视场分离模块；所述的视场分离模块由四个相同的光路组成，从视场分离模块出射的光成四个相同的像，从四路光路中出射的光经过所述的合像模块，将所述视场分离模块所成的实像耦合到制冷型探测器上，实现100％冷阑效率。2.如权利要求1所述的中波红外四偏振态同时成像光学系统，其特征是，所述的视场限制模块开普勒望远镜，在一次实像处设置视场光阑，视场光阑是矩形，其尺寸与探测器尺寸相匹配。3.如权利要求1所述的中波红外四偏振态同时成像光学系统，其特征是，所述的视场分离模块为四路紧密排列的相同的光学系统，唯一不同的是在四路光路中放置偏振方向不同的偏振片，四个子通道的偏振片的偏振方向分别为0°、45°、90°、135°，在分孔径成像系统之后是一个拼接的场镜。4.如权利要求1所述的中波红外四偏振态同时成像光学系统，其特征是，所述的合像模块为0.5倍的缩小成像系统，滤光片在探测器之前，滤光片可以转换，分为三个不同的波段，分别为3.7μm～4.2μm，4.2μm～4.8μm，3.7μm～4.8μm。2CN110207823A说明书1/3页中波红外四偏振态同时成像光学系统技术领域[0001]本发明涉及红外偏振成像领域，适用于中波红外分四偏振态同时成像的光学系统。具体涉及中波红外四偏振态同时成像光学系统。背景技术[0002]红外偏振成像在红外强度成像的基础上，获取被测目标的偏振信息。通过对位置信息与偏振信息的综合处理，能够在伪装、隐身、暗弱环境中发现识别目标，具有良好的应用前景，目前国内外已经对红外偏振成像系统研制进行了大量研究工作。[0003]目前广泛应用的红外偏振成像系统按照像素偏振分量获取方式划分，有分孔径偏振成像、分振幅偏振成像、分时偏振成像和分焦平面偏振成像。分孔径偏振成像系统一般是由望远系统和分孔径系统组成，入射光通过望远镜在分孔径系统分束，最终在同一个焦平面阵列(FPA)上形成多个偏振态不同的像；分振幅偏振成像系统主要是通过一些偏振分光元件，如偏振分光片、沃尔斯通棱镜、波片将入射光分为多个光路，然后通过四个相同的光学系统成像在四个不同的焦平面阵列上，从而获得四个不同的Stokes矢量；分时偏振成像系统主要是在光学系统中引入可以旋转的偏振元件，通过手动或电动的方式改变偏振状态，从而获得不同的Stokes矢量图；分焦平面偏振成像方式主要依赖于偏振元件集成到焦平面探测器上，焦平面的一个像元对应一个微偏振元件，在一个光学系统中就可以获得目标不同的Stokes矢量图。[0004]分振幅的偏振成像方式会使系统体积过于庞大，并且四个光学系统和四个探测器的一致性不能保证，因此在系统本身上就会存在系统误差，而且这种误差不可消除。分时偏振方式以牺牲时间分辨率为代价，不能同时获取目标不同的Stokes矢量图，因此不能对动态目标进行追踪，由于系统中具有运动元件，需要多次获取目标的不同Stokes矢量图，存在图像配准问题，系统的稳定性也不高。分焦平面的偏振成像方式系统的结构简单，但是就目前的加工水平来看，微偏振元件与焦平面阵列集成加工制作难度很大，实现起来较为